脉冲多普勒雷达的总结
脉冲多普勒雷达系统 频段
脉冲多普勒雷达系统频段
脉冲多普勒雷达系统是一种常见的雷达技术，广泛应用于军事和民用领域。
它利用脉冲信号和多普勒效应来实现对目标的探测和跟踪。
在不同的频段下，脉冲多普勒雷达系统具有不同的特点和应用。
在S波段，脉冲多普勒雷达系统具有较高的分辨率和较小的波束宽度，适用于需要高精度探测的场景。
例如，在航空领域，S波段脉冲多普勒雷达系统可以用于飞机的导航和防撞系统，能够精确测量飞机与其他目标的距离和速度，提供可靠的飞行安全保障。
而在X波段，脉冲多普勒雷达系统具有较长的探测距离和较强的透穿能力，适用于对地面目标的探测。
比如，X波段脉冲多普勒雷达系统可以用于地质勘探和环境监测，可以探测到地下水和地表变形等信息，为资源开发和环境保护提供重要参考。
K波段和Ka波段的脉冲多普勒雷达系统具有较高的抗干扰能力和较强的穿透能力，适用于复杂的电磁环境和恶劣的天气条件下的探测任务。
例如，在天气预报和气象监测领域，K波段和Ka波段脉冲多普勒雷达系统可以用于测量降水粒子的速度和方向，实现对降雨量和暴风雨等极端天气的准确预测和警报。
脉冲多普勒雷达系统在不同频段下具有不同的特点和应用。
通过选择合适的频段，可以最大程度地满足不同领域的需求，实现对目标的精确探测和跟踪。
脉冲多普勒雷达系统的发展将进一步推动雷达
技术在军事、民用和科研等领域的广泛应用。
脉冲波多普勒
脉冲波多普勒
脉冲波多普勒（或称脉冲多普勒）是一种多普勒雷达技术，用于测量目标的速度和方向。
它通过发送脉冲波形的雷达信号，并接收回波信号来获取目标物体的速度信息。
多普勒效应是指当波源和接收器靠近或远离时，波的频率会发生变化。
在脉冲波多普勒中，雷达发送一个短暂的脉冲信号，当信号与移动目标相互作用时，目标物体会将信号反射回雷达。
由于目标物体的速度不同，返回的信号会有不同的频率偏移。
通过测量回波信号的频率偏移，可以确定目标物体的速度。
速度的正负取决于回波信号的频率偏移方向。
脉冲波多普勒雷达还可以通过测量多个方向上的频率偏移来确定目标物体的方向。
脉冲波多普勒广泛应用于航空、气象、交通、军事等领域。
在航空中，它用于测量飞机的速度和方向。
在气象上，它可以检测和跟踪风暴的运动。
在交通中，它用于监测和管理交通流量。
在军事中，它可以用于目标检测和识别。
第3章脉冲多普勒雷达
1.脉冲多普勒雷达的跟踪 (1)单目标跟踪系统 (1-1)角度跟踪系统 根据角度，距离和速度信息，用伺服系统始终跟踪目标。 补充：常规雷达单目标跟踪方式：圆锥扫描，单脉冲体制。 回波 扫描角度
目标 扫描轨迹
回波
扫描角度 图3.8 圆锥扫描示意
βx 波程差l y x 图3.9 单脉冲跟踪示意 目标方位βx与波程差l和信号相位差θ的关系： (3-9)
f c ,max =
2v R cos ψ λ
角度变化范围是0-360度，所以，旁瓣多普勒频率范围是．．． 当PD雷达不动是主瓣杂波与旁瓣杂波在频域上是重合的 (3)垂直(高度线)杂波。 雷达副瓣垂直照射地面，地面反射较强，回波中存在一个较强的＂ 零频＂杂波． (4)无杂波区 适当选择雷达脉冲重复频率使地面杂波不连续不重叠，形成无杂波 区．在无杂波区域，只有接收机噪声，没有地面杂波，有利于发 现该区域的运动目标．
6.恒虚警处理 现在恒虚警处理均在零中频上进行。 7.线性调频频谱变换(p91) 进行频谱分析最简单的方法就是进行傅立叶 变换。我们也可以用若干滤波器组成滤波器组进 行频谱分析。得益于CCD器件和SAW器件的发 展。 §3.4脉冲多普勒雷达数据处理 数据处理的目的：最大限度提取雷达目标的 坐标信息。内容：解测距模糊，解测速模糊和目 标跟踪。
§3.1脉冲多普勒雷达的基本概念
脉冲多普勒雷达简称PD雷达，特点： 具有脉冲雷达的距离分辨能力 具有连续波雷达的速度分辨率 有强的杂波抑制能力
1.PD雷达的定义 雷达的定义 20世纪70年代初的定义 (1)具有足够高的PRF，使观测范围内的目标、杂波时 均没有速度模糊。 (2)能对脉冲串频谱单根谱线滤波。 (3)对观测目标的距离有一定的模糊。 上世纪70年代中期，制造出中重频PD雷达，既有距离 模糊又有速度模糊。而将原来的定义称为高重频PD雷达。 最后，不管雷达的重复频率，只要满足上述定义第二条， 就可称为PD雷达，是一个广义定义。
脉冲多普勒雷达解模糊方法研究
脉冲多普勒雷达解模糊方法研究随着科技的进步，雷达技术在军事、民用等领域中得到广泛应用。
而脉冲多普勒雷达是一种常见的雷达形式，其优点在于可以对运动目标进行测量。
但是在实际应用中，多普勒雷达往往存在解模糊问题，使得测量结果出现误差。
因此，针对脉冲多普勒雷达解模糊问题的研究变得十分重要。
一、多普勒频移的介绍在多普勒雷达中，我们需要测量运动目标的速度，而多普勒频移是一个重要的参数。
多普勒频移是指由于运动目标距离改变而引起的雷达返回信号频率的变化。
二、解模糊方法的分类解模糊一般有两种方式: 频率搜寻法和相位编码法。
频率搜寻法包括单脉冲解模糊法、多次编码解模糊法和码序列解模糊法等。
这些方法具有实现简单的优点，但是需要增加信号带宽和增加信噪比才能保证有效性。
相位编码法则是利用一个或多个附加载波在单个脉冲内进行调制，识别目标速度。
三、压缩性脉冲（Chirp）技术压缩性脉冲（Chirp）技术是一种解决多普勒雷达解模糊问题的有效方法。
压缩性脉冲是一种呈线性调频（LFM）形式的脉冲，频率随时间变化呈直线，其脉冲宽度较窄，在瞬间能够收集大量的信息。
因此，通过压缩性脉冲技术，可以提高多普勒雷达的带宽，在一定程度上解决解模糊问题。
四、基于数字信号处理的解模糊方法数字信号处理技术可以对雷达返回信号进行优化，提高信号的质量和准确度。
基于数字信号处理的解模糊方法是利用数字信号处理技术来提高雷达的解模糊能力。
这种方法不仅可以避免模拟电路产生的干扰问题，而且可以快速地进行数据处理，提高雷达系统的工作效率。
综上所述，脉冲多普勒雷达的解模糊问题是雷达技术中需要解决的一个重要问题。
在实际应用中，我们可以采取压缩性脉冲技术、基于数字信号处理方案以及其他方法，提高多普勒雷达的解模糊能力，有效地提高雷达的精度和准确度。
随着技术的进步，解决雷达解模糊问题的方法将会进一步地发展和完善。
经典雷达资料-第17章脉冲多普勒(PD)雷达-4
系统损耗下面讨论采用数字信号处理的PD雷达所固有的但不一定是独有的某些损耗。
量化噪声损耗量化噪声损耗是由模/数转换处理过程中所引入的噪声产生的，以及由信号处理电路中有限字长的截断效应产生的[45]。
CFAR损耗这是由检测门限非理想估值与理想的门限相比所造成的。
估计值的波动迫使门限均值高于理想门限值，因而产生了损耗。
多普勒滤波器的跨接损耗由于目标并不总是位于多普勒滤波器的中心，因而造成了多普勒滤波器的跨接损耗。
假设目标多普勒频率在一个滤波器频率范围内是均匀分布的，则可算出该损耗，而且它是FFT 副瓣加权的函数。
幅度加权损耗滤波器副瓣加权使多普勒滤波器的噪声带宽增加，从而导致了幅度加权损耗。
这种损耗可用多普勒滤波器噪声带宽的增量来考虑，而不看做另外的某种损耗。
脉冲压缩失配损耗脉冲压缩失配损耗是由于为了降低时间（距离）副瓣而引入失配产生的。
保护消隐损耗这是由保护通道寄生消隐造成的主信道检测损耗，如图17.9所示。
遮挡和距离波门跨接损耗由于遮挡，因此按式（17.20）给出的距离R0可能是零或最大值之间的任意值，这取决于脉间目标回波的确切位置。
当PRF较高时，会出现许多距离模糊，则扫描间的距离延迟可认为是随机的，且在脉间均匀分布。
在这种情况下，一种近似的性能度量是首先计算从零到脉冲间间隔全部模糊距离的平均检测曲线。
为获得与采用匹配波门接收发射脉冲无跨接时相同的检测概率，遮挡和距离波门跨接损耗等于系统所要求的信噪比提高。
由于检测概率的曲线形状不同，所以损耗取决于所选择的检测概率。
一种粗略的近似是脉间平均信噪比与匹配条件下的信噪比进行比较。
在M个宽度为τ的相邻距离波门情况下，这些波门占据了除宽度为τ的发射脉冲之外的整个脉冲间隔，在信噪比基础上的平均的遮挡和跨接损耗为第17章 脉冲多普勒（PD ）雷达 ·663·遮挡和跨接损耗= )1(3+M Y g t ττ= （17.21） 式中，Y 1=(1-R )(2+R ) M =1；Y =(1-R )(1-R +2X )+2+1.75(M -2) M >1, R ≥0.618;Y =(1-R )(1+R +Z )+(Z -R )[Z (Z +X )]+(1-Z )[Z (Z +1)+1]+1+1.75(M -2) M >1, R <0.618；Z =1/(1+X )；X =R -1；R =τb /τ；τb =第一个波门消隐的宽度；τ =发射脉冲τt 和接收波门τg 的宽度；M =相邻波门的数目。
脉冲多普勒雷达原理
脉冲多普勒雷达原理
脉冲多普勒雷达是一种利用脉冲信号来测量目标距离和速度的雷达系统。
它通过发射脉冲信号并接收目标反射的信号来实现目标的探测和跟踪。
脉冲多普勒雷达具有较高的测速精度和抗干扰能力，因此在军事、民用航空等领域得到了广泛的应用。
脉冲多普勒雷达的工作原理主要包括脉冲信号的发射和接收、目标回波信号的处理以及速度测量等几个方面。
首先，当脉冲多普勒雷达工作时，会发射一系列的脉冲信号。
这些脉冲信号会以一定的重复频率被发射出去，然后在空间中传播。
当这些脉冲信号遇到目标时，会被目标反射回来，形成回波信号。
接着，雷达系统会接收这些回波信号，并进行信号处理。
在信号处理过程中，脉冲多普勒雷达会对接收到的回波信号进行时域和频域的分析。
通过时域分析，可以测量目标与雷达之间的距离，即目标的径向距离。
而通过频域分析，可以测量目标的速度。
这是因为目标的运动会导致回波信号的多普勒频移，通过测量多普勒频移的大小，可以计算出目标的速度信息。
除了距离和速度测量外，脉冲多普勒雷达还可以实现目标的探测和跟踪。
当目标被探测到后，雷达系统会不断地追踪目标，并根据目标的运动状态进行预测。
这样可以实现对目标的持续跟踪，从而满足实际应用中对目标监测的需求。
总的来说，脉冲多普勒雷达是一种能够实现目标距离和速度测量的雷达系统。
它通过发射脉冲信号、接收目标回波信号并进行信号处理，实现了对目标的探测和跟踪。
在实际应用中，脉冲多普勒雷达具有较高的测速精度和抗干扰能力，因此在军事、民用航空等领域有着广泛的应用前景。
9_脉冲多普勒雷达(1)
第九章 脉冲多普勒雷达
1. 多普勒效应及其原因 多普勒效应是指由一个运动的物体对辐射波、反射波或接收波 所产生的频率移动 一个点源所辐射 的波在运动的方 向上被压缩而在 其相反的方向上 被扩展
第一节 多普勒效应
对雷达而言，多普勒 频移是由于雷达和反 射雷达无线电波的物 体的相对运动而产生 的
2. 多普勒频移产生的场合及方式 如果雷达和目标都在运动，无线电波可能在发射、反射和接 收都产生压缩（或伸展）
第一节 多普勒效应
3. 多普勒频率的幅度
频率，即连续相位移动
相当于每个周 期中相位移动 了36度
第一节 多普勒效应
通过在两个波 前之间插入36 度的相移，频 率从11Hz降低 到10Hz
3. 多普勒频率的幅度
多普勒频率的相量表示
第一节 多普勒效应
如果距离减小， Φ将减小， R相对于T逆时针旋转，即 经过若干的周期后，接收波 和发射波的相位仅差一个Φ 接收波具有较高的频率； 反之亦然
3. 多普勒频率的幅度
fd计算公式的推导 多普勒频率等于距离（d）以波长改变的速率
fd d
脉冲序列的频谱
第三节脉冲频谱的本质
无限长矩形脉冲序列的一部分，以及序列的频谱
2. 傅里叶级数
脉冲调制无线电波的频谱
载频 时间 第三节脉冲频谱的本质
当 连 续 载 波受到 无 限 长 脉 冲视频 信 号 调 制 时，视 频 信 号 各 谐波在 载 频 上 下 两侧产 生边带
频率 时间 时间
调制信号
脉冲调制 载频
4. 谱线宽度与脉冲序列持续时间
实验5：8个脉冲串
第二节 脉冲信号的频谱
谱线的零点之间的宽度
2 2 Hz LWnn f r 脉冲串的长度（秒） N
经典雷达资料-第17章__脉冲多普勒(PD)雷达-2
保护通道保护通道的工作原理是通过比较两个并行接收通道的输出，其中一个与主天线连接，另一个与保护天线连接，以判断接收的信号是来自主波束还是来自副瓣[26]~[28]。
保护通道使用宽波束天线，理想上其天线方向图超过主天线的副瓣。
两个信道的回波在同一个距离单元、同一个多普勒滤波器单元中进行比较。
当在保护接收机中的副瓣回波较大时，副瓣回波被抑制（消除）；而主波束回波则通过，因为主通道接收的回波较大。
图17.8是保护通道的方框图。
CFAR电路后（在理想条件下，两个通道是相同的）有3个门限，即主通道门限、保护通道门限及主通道与保护通道信号比门限。
这些门限的检测逻辑如图17.8所示。
由于主通道和保护通道比较而产生的消隐将影响主通道的目标检测性能，因此影响的程度是门限设置的函数。
门限设置是由副瓣杂波引起的虚警与主通道检测性能损耗间的折中。
图17.9是一个不起伏目标回波的例子。
图中，纵坐标是最后输出的检测概率，横坐标是主通道中的信噪比（SNR）。
如图17.10所示中的B2是保护通道SNR与主通道SNR之比。
目标位于主波束时，B2值小；而在副瓣峰值时，B2值则大，约为0dB左右。
在该例中，对主波束中目标而言，由于保护通道的消隐作用，因此检测性能损耗0.5dB。
图17.8双通道副瓣消隐器框图图17.9 采用保护通道的检测概率与信噪比之间的关系曲线图17.10 主天线和保护天线的方向图理想情况下，保护天线方向图增益在除主波束方向外的所有方向上都将超过主天线方向图的增益，从而使雷达通过副瓣检测到的目标数最小。
如果不是那样，则如图17.10所示的保护天线方向图上的副瓣峰点处目标回波将在主信道具有较大的检测概率，这将形成虚警。
检波后STC消隐离散副瓣杂波的第二种方法是采用检波后STC[29]。
其逻辑框图如图17.11所示。
基本上，CFAR的输出数据将在距离上相关（解析）3次。
每个相关器采用M/N准则来计算不图17.11单通道副瓣消隐逻辑框图模糊距离。
脉冲多普勒雷达的总结
脉冲多普勒雷达的总结1、 适用范围脉冲多普勒（PD ）雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。
这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力，有更强的抑制杂波的能力，因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。
2、 PD 雷达的定义及其特征（1） 定义：PD 雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。
（2） 特征：①具有足够高的脉冲重复频率（简称PRF ），以致不论杂波或所观测到的目标都没有速度模糊。
②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波，即频域滤波。
③PRF 很高，通常对所观测的目标产生距离模糊。
3、 PD 雷达的分类图1 PD 雷达的分类图① MTI 雷达（低PRF ）：测距清晰，测速模糊 ② PD 雷达（中PRF ）：测距模糊，测速模糊，是机载雷达的最佳波形选择 ③ PD 雷达（高PRF ）：测距模糊，测速清晰4、 机载下视PD 雷达的杂波谱分析机载下视PD 雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成的。
表15、PRF的选择（1）高、中、低脉冲重复频率的选择①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下，通常采用低PRF加脉冲压缩。
②迎面攻击时高PRF优于中PRF。
尾随时，在低空，中PRF优于高PRF ;在高空，高PRF优于中PRF。
③交替使用中、高PRF的方法，或者再加上在下视时采用低PRF的方法，并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术，将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方法。
（2）高PRF时重复频率的选择①使迎面目标谱线不落人旁瓣杂波区中:②为了识别迎面和离去的目标：A、当接收机单边带滤波器对主瓣杂波频率固定时：B、当接收机单边带滤波器相对发射频率是固定时：注：单边带滤波器的通带范围应从，单边带滤波器的中心频率是固定的，但偏离应为。
6、PD雷达的信号处理系统PD雷达的信号处理系统主要由单边带滤波器、主瓣杂波抑制滤波器、零多普勒频率抑制滤波器、多普勒滤波器组、检波积累、转换器和门限等部分组成，下面总结各组成部分的特点及其实现方法。
9_脉冲多普勒雷达(2)
4. 提供足够的动态范围
第
通频带
四
节
多
普
勒
频 率
因饱和而产生的谐波
检
测
若通频带足够窄，由饱和导致的谐波可以被消除
小结
• 根据多普勒频率对各种物体的雷达回波进行分类，要将接
收机的输出施加到窄带滤波器组，通常为每个距离增量提
供分离的滤波器组
第 四
• 为减小损失，使滤波器的通频带产生重叠
节 • 滤波器组的通频带不要大于PRF，使目标只有一根谱线落
为了使来自任何目标的回波只出现在通频带内一点上，必须使通频带小于PRF
第 六 节 距 变 率 的 测 量
如果PRF小于最大接近速度范围，则雷达无法直接区分它所观测的是载频还是 它的重复
小结
• 测量距离并计算距离随时间的变化量或通过测量
目标多普勒频率，可以确定目标的距变率
第
六 节
• 微分法测量精度不高，而多普勒法不但测量精确
3. 数字滤波器
同步检波器的输出可视为接 收信号向量在x轴上的投影
第 四 节 多 普 勒 频 率 检 测
通常，每个目标回波产生的输出 脉冲只代表多普勒循环的一部分
通过观测连续的脉冲，能够区分出它的多普勒频率
3. 数字滤波器
使用同步检波，将无法区分相位往那个方向旋转
正
第 四 节 多 普 勒 频 率 检 测
电子系统
第四章 脉冲多普勒雷达
内容提要
检测多普勒频率的基本原因
1. 分解来自不同物体的回波
第
2. 确定目标的距离变化率
四
节
多
普
多普勒频率的检测
勒
频
用一组多普勒滤波器进行多普勒检测的方法
脉冲多普勒雷达
Rm a xVm a x
c
8
λ是雷达波长，c为光速。λ越大，不模糊距离和速度的乘积就越大， 但要增加雷达的体积和成本，还有其他限制，因而是不现实的。
(2)解距离模糊
(a)重频参差解距离模糊
雷 频达率以下重读复出频的率模f糊r1、距f离交不替同工，作可，以如据果此发计生算了出距实离际模距糊离，。在解两距个离重复模 糊有两个限制：
(4)无杂波区
适当选择雷达脉冲重复频率使地面杂波不连续不重叠，形成无杂波 区．在无杂波区域，只有接收机噪声，没有地面杂波，有利于发 现该区域的运动目标．
2.脉冲重复频率的选择
根据技术要求和用途(如要求雷达在无杂波区检测目标还是满足无模糊测速)， 也可以根据战术要求选择高，中，低脉冲重复频率段．
结果：
回波
目标 扫描轨迹
回波
扫描角度
图3.8 圆锥扫描示意
扫描角度
βx 波程差l
y
x 图3.9 单脉冲跟踪示意
目标方位βx与波程差l和信号相位差θ的关系：
l x sin x
(3-9)
l 360(度)
( 3-10)
x
arcsin
360 x
( 3-11)
同样可以求得y方向的方位角βy。 在PD雷达中实现单脉冲体制是非常困难的：性能优良的杂波滤波器
f
(c)用fsa1时钟复采样的数字信号延拓频谱
图3.12采样信号频谱延拓与频谱模糊的产生
同样由于目标回波的多普勒频移可能大于若干脉冲重复频率，使测
量到的多普勒频率与实际多普勒频率不一定相等，同一频率读数对
应的目标真实速度有多种可能值的现象叫做测速模糊。未经解模糊 肯定的读数速度叫做模糊速度。
脉冲多普勒雷达原理
脉冲多普勒雷达原理
脉冲多普勒雷达（Pulse-Doppler radar）是一种利用脉冲信号和多普勒效应来测量目标运动状态的雷达系统。
其原理涉及到以下几个关键概念和过程。
首先，雷达系统会发射短暂、高功率的脉冲信号。
这些脉冲信号会沿着发射方向传播，并在探测到目标后被反射回来。
当脉冲信号遇到一个静止的目标时，反射信号的频率与发送频率相同，因为目标对信号的回波没有任何变化。
然而，当目标相对于雷达系统运动时，反射信号的频率会发生变化，这就是多普勒效应。
多普勒效应是由于目标的运动引起的，它会导致回波信号的频率发生变化。
当目标以接近雷达的速度靠近时，回波频率会比发送频率更高；当目标以远离雷达的速度远离时，回波频率会比发送频率更低。
利用多普勒效应，雷达系统可以通过测量回波信号的频率来确定目标的速度。
此外，雷达系统还可以通过比较不同时间内的回波信号来确定目标的位置和运动方向。
脉冲多普勒雷达系统通常使用特殊的信号处理技术来处理接收到的回波信号。
这包括时域滤波和频域分析等方法。
通过这些技术，雷达系统可以提取出目标的速度、距离和方向等关键参数。
总的来说，脉冲多普勒雷达利用脉冲信号和多普勒效应实现对目标运动状态的测量。
通过测量回波信号的频率变化，雷达系统可以确定目标的速度、距离和方向等关键信息。
这使得脉冲多普勒雷达成为了许多应用中非常重要的一种雷达技术。
经典雷达资料-第17章脉冲多普勒(PD)雷达-3
连续可变PRF 测距在单目标跟踪雷达中，距离模糊问题可通过变化PRF 来解决，它使目标回波落于脉冲间周期的中心，可采用0.333～0.5的高占空比。
距离R 可用下式计算f f R R RR -= （17.10） 由于导数测量误差，这种测距方法精度低。
其的优点是目标回波永远不会被发射脉冲遮挡，因此提高了雷达的目标跟踪性能。
缺点是PRF 的谐波分量会以假信号的形式出现在多普勒频带内。
线性载波调频载波的线性频率调制可用于测距，特别是在边搜索边测距的雷达中。
这种使用调制和解调方法来获取目标距离的原理和连续波雷达测距的原理相同，但它发射的仍是脉冲信号。
假设波束扫过目标的驻留时间可分为两个阶段：第一个阶段，雷达不发射调频脉冲，测量目标的多普勒频移；第二个阶段，雷达发射信号的频率以变化率f沿一个方向线性变化。
在至目标的往返期间，本振的频率已经发生变化，因而，目标回波除了有多普勒频移外，还有与距离成正比的频移。
求出这两个阶段中目标回波的频率差∆f ，则目标距离R 可用下式计算，即f f c R2∆= （17.11） 若天线波束宽度内不止有一个目标，则在一个驻留时间内仅有两种频率调制阶段的问题会产生距离幻影。
例如，当两个目标出现在不同多普勒频率时，频率调制期间所观测到的两个频率不能不模糊地和两个无频率调制期间所观测到的两个频率配对。
因此，典型的高PRF 的边搜索边测距应采用三阶段调频方案，即无频率调制阶段、频率上升调制阶段和频率下降调制阶段。
从这3个阶段选择回波求距离，它们应满足的关系为201f f f << （17.12）0212f f f =+ （17.13）式中，f 0，f 1和f 2分别为上述3个阶段的观测频率。
然后，由式（17.11）可得到目标的距离，式中，1012022/)(f f f f f f f ---=∆或或 （17.14） 图17.17是它的一个例子。
观测频率第17章脉冲多普勒（PD）雷达·663·满足式（17.12）的可能的频率组合图17.17 3种斜率频率调制测距举例有两个目标（A和B）；频率调制斜率f ＝24.28MHz/s。
多普勒雷达总结
脉冲多普勒雷达总结班级：20090812学号：2009081221姓名：刘玉敬一、PD雷达的基本概念1. 定义：PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。
2. 特点：①具有足够高的脉冲重复频率，没有速度模糊；②能够实现对脉冲串频谱单根谱线的频域滤波；③由于重复频率很高，通常对所观测的目标产生距离模糊。
3. 分类：高PRF、中PRF、低PRF，前两个为全相参，最后一个可全相参也可接收相参。
低PRF不模糊的距离为：。
中PRF波形是机载PD雷达的最佳波形。
二、PD雷达的杂波多普勒雷达的基本特点之一，是在频域-时域分布相当宽广且相当强的背景杂波中检测出有用的信号。
这种背景杂波通常被称为脉冲多普勒杂波，其杂波频谱是多普勒频率-距离的函数。
1. 机载下视雷达的杂波谱地面杂波分为主瓣杂波区、旁瓣杂波区和高度线杂波区。
孤立目标对雷达发射信号的散射作用所产生的回波信号的多普勒频移，正比于雷达与运动目标之间的径向速度v，所以当雷达平台以地速v R水平移动，地速矢量与地面一小块地杂波之间的夹角为Ψ时，其多普勒频移为(1) 主瓣杂波主波束中心Ψo处对应的多普勒频率为假设天线主波束的宽度为，则主瓣杂波的边缘位置间的最大多普勒频率差值为机载PD雷达的主瓣杂波的强度可以比雷达接收机的噪声强70~90dB，主瓣杂波的多普勒频率fMB也在不断变化，并且变化范围在±2之内。
(2) 旁瓣杂波旁瓣杂波区的多普勒频率范围为，则。
雷达天线的旁瓣波束增益通常要比它的主波束增益低得多。
当PD雷达不运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波在频域上重合；当PD雷达运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波就分布在不同的频域上。
(3) 高度线杂波通常，把机载下视PD雷达的地面杂波中f d=0位置上的杂波叫做高度线杂波。
在零多普勒频率处总有一个较强的“杂波”。
2. 脉冲重复频率的选择(1) 高脉冲重复频率时的重复频率的选择①使迎面目标谱线不落入旁瓣杂波区中最大多普勒频移为为了在无杂波区检测目标，重复频率应为：即②为了识别迎面和离去的目标的重复频率的选择A. 单边带滤波器对主瓣杂波的频率固定即B. 单边带滤波器对发射频率固定迎面目标的多普勒频移为，离去目标的最低多普勒频移为，最低脉冲重复频率为：。
浅谈脉冲多普勒雷达距离模糊和速度模糊
浅谈脉冲多普勒雷达距离模糊和速度模糊摘要：雷达是利用目标对发射的电磁波的反射来获得目标信息的电子装备。
早期雷达主要用于测量目标与雷达间的距离，脉冲多普勒雷达是随着多普勒测量技术的发展以及快速傅里叶变换的实时工作地实现而出现的，随着当前对目标的探测要求日益增高，对雷达的性能也有了更高的要求，但同时伴随着雷达技术的发展也带来了新的问题。
关键词：脉冲多普勒；PRF；距离模糊；速度模糊引言脉冲多普勒雷达是多普勒测量雷达与脉冲雷达的结合，具备对目标的测距与测速能力。
该雷达测距原理是利用发射波与回波之间的时间差对目标进行距离测量，是在时域中对目标距离进行检测。
其测速原理是利用多普勒效应对目标的径向速度进行测量，是在频域里进行检测；当脉冲多普勒雷达对回波信号进行处理时，常常会遇到解速度模糊和距离模糊的问题，我就浅谈一下这两个问题。
1、速度模糊：脉冲多普勒雷达技术被广泛用于机载预警、机载和地面火力控制、超视距和气象观察等方面，对脉冲多普勒雷达的研究越来越深入，最在我们只是利用雷达探测目标的距离，所以脉冲重复周期（PRF）很低，这是就不存在距离模糊，但是存在严重的多普勒模糊（速度模糊），为了解决速度模糊问题，科学家想了很多处理办法，但是常用的是提高脉冲重复周期，速度模糊是因为在低脉冲重复周期时，由于信号的采样频率较低达不能准确测量多普勒频率。
脉冲重复频率不但决定脉冲多普勒雷达采用脉冲包络测距时的最大无模糊探测距离，而且还决定目标速度的测量模糊度。
首先来讨论脉冲重复频率对探测速度的影响。
脉冲重复频率对目标速度测量模糊度的影响如下图所示，由于谱线之间的间隔为 PRF，当目标回波的多谱勒频率与其重合时会发生盲速，超过 PRF/2 时会发生频谱混叠距离解模糊的方法之一是发射高重频的调频脉冲串，然后利用收发信号的频差（既有运动引起的多普勒频率也有距离引起的频差）与已测得的多普勒频率一起解算目标距离。
由上述分析可知：脉冲重复频率越高，无模糊测量目标的速度就越大。
脉冲多普勒雷达工作原理
脉冲多普勒雷达工作原理今天来聊聊脉冲多普勒雷达工作原理，真的特别有意思呢。
其实生活中有个现象和脉冲多普勒雷达有点类似。
大家肯定都遇到过这种情况，在马路上听到救护车“呜呜呜”声音的时候，当救护车朝着你开过来，声音是越来越高；而当它离你远去时，声音又慢慢变低了。
这其实就是多普勒效应。
多普勒效应简单说就是，当波源和观察者之间有相对运动的时候，观察者接收到的波的频率会发生变化。
那脉冲多普勒雷达呢，其实就是在利用这个原理来探测目标。
打个比方，脉冲多普勒雷达就好像是一个超级耳朵，在那里仔细听周围的动静。
它发射出的脉冲信号就像是一个个小信使，这些小信使碰到目标之后，就会返回被雷达接收到。
因为目标可能是朝着雷达飞过来或者飞离雷达的，就像救护车靠近或者远离我们一样，所以返回的信号频率就会根据目标的运动发生改变。
说到这里，你可能会问，它是怎么知道是哪个目标呢？这就很巧妙了。
在发射信号的时候，雷达是按照一定的脉冲重复频率来发射的，这样接收到的返回信号按照频率不同等特征就可以区分开不同的目标了。
这其中还有个概念叫盲速。
老实说，我一开始也不明白为啥会有盲速。
就好像在某些速度的时候，雷达就像突然失明了一样看不到目标了。
后来我仔细研究才明白，盲速是因为脉冲重复频率和目标速度、波长之间的一种特殊关系造成的。
这种情况就有点像两个事物相互之间打架产生冲突了，使得雷达在这个速度上没有办法很好地检测目标。
这在实际应用中就得特别注意了，比如说在空中交通管制里，如果出现盲速问题，就很可能丢失对某架飞机的监测，这可不得了，会影响飞行安全的。
我学习脉冲多普勒雷达的原理的时候，真的花费了不少时间。
刚开始看那些密密麻麻的公式和概念，头都大了。
就像看天书一样，完全不知道从哪里下手。
但是后来一点点从生活中的类似现象去理解，再慢慢深入到专业知识，才逐渐清楚起来。
脉冲多普勒雷达在民用领域像是飞机的防撞系统里就用到了，这样可以检测到周围其他飞机的位置和速度，避免发生碰撞。
脉冲多普勒雷达距离方位矩阵
脉冲多普勒雷达距离方位矩阵
（最新版）
目录
1.脉冲多普勒雷达概述
2.距离方位矩阵的构建
3.距离模糊的问题
4.新算法解决距离模糊问题
5.算法的优点与不足
正文
一、脉冲多普勒雷达概述
脉冲多普勒雷达是一种利用多普勒效应测量物体距离和速度的雷达
系统。
多普勒效应是指当发射频率与接收频率存在差异时，返回信号的频率会发生变化。
通过分析这个变化，可以计算出物体的距离和速度信息。
二、距离方位矩阵的构建
距离方位矩阵是脉冲多普勒雷达中的一个重要概念，用于描述雷达系统探测到的目标物体的距离和方位信息。
距离方位矩阵的构建需要依赖于雷达系统发射和接收的信号。
三、距离模糊的问题
在实际应用中，由于多种因素的影响，例如信号衰减、多径效应、非线性等，会导致距离方位矩阵中的距离信息出现模糊，无法准确地获取目标物体的距离。
四、新算法解决距离模糊问题
为了解决距离模糊问题，研究人员提出了一种新的算法。
该算法通过优化雷达系统的发射和接收信号，提高信号的处理效率，从而减少距离信
息模糊的可能性。
同时，该算法还能对距离信息进行去噪处理，提高距离信息的准确性。
五、算法的优点与不足
这种新算法具有以下优点：
1.提高距离信息的准确性，使得目标物体的距离可以更准确地被获取。
2.优化信号处理过程，提高雷达系统的工作效率。
3.算法具有一定的鲁棒性，能够适应多种复杂的实际应用环境。
然而，该算法也存在一些不足之处：
1.对雷达系统的硬件要求较高，需要较高的发射和接收信号处理能力。
2.算法的复杂度较高，对计算资源的需求较大。
脉冲多普勒雷达的总结
脉冲多普勒雷达的总结适用范围1、）雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达脉冲多普勒（PD有更强体制。
这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力，的抑制杂波的能力，因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。
PD雷达的定义及其特征2、 PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。
）（1 定义：，以致不论杂波或所观PRF）（2）特征：①具有足够高的脉冲重复频率（简称测到的目标都没有速度模糊。
②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波，即频域滤波。
很高，通常对所观测的目标产生距离模糊。
③PRF雷达的分类3、PD1 PD 图雷达的分类图MTI雷达（低：测距清晰，测速模糊PRF）①）：测距模糊，测速模糊，是机载雷达的最佳波形选择PRF②PD雷达（中 PRF③PD雷达（高）：测距模糊，测速清晰、机载下视PD雷达的杂波谱分析4雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成PD机载下视的。
1表多普勒中心频率变化范围特点①强度比雷达接收机的噪声强70-90dB②与天线主波束的宽度、方向角、载机速度、发射信号波长有主瓣杂波关①当PD雷达不运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波在频域上相重合;旁瓣杂波②当PD雷达运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波就分布在不同的频域上①机载下视PD雷达做平行于地面的运动高度线杂波②在零多普勒频率处总有一个较强的“杂波”①恰当选择雷达信号的PRF，使得其地面杂波既不重叠也不连接无杂波区②其频谱中不可能有地面杂波，只有接收机内部热噪声的部分5、PRF的选择（1）高、中、低脉冲重复频率的选择①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下，通常采用低PRF加脉冲压缩。
②迎面攻击时高PRF优于中PRF。
尾随时，在低空，中PRF优于高PRF ;在高空，高PRF优于中PRF。
③交替使用中、高PRF的方法，或者再加上在下视时采用低PRF的方法，并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术，将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
脉冲多普勒雷达的总结
1、适用范围
脉冲多普勒（PD）雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。
这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力，有更强的抑制杂波的能力，因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。
2、PD雷达的定义及其特征
（1）定义：PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。
（2）特征：①具有足够高的脉冲重复频率（简称PRF），以致不论杂波或所观测到的目标都没有速度模糊。
②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波，即频域滤波。
③PRF很高，通常对所观测的目标产生距离模糊。
3、PD雷达的分类
图1 PD雷达的分类图
①MTI雷达（低PRF）：测距清晰，测速模糊
②PD雷达（中PRF）：测距模糊，测速模糊，是机载雷达的最佳波形选择
③PD雷达（高PRF）：测距模糊，测速清晰
4、机载下视PD雷达的杂波谱分析
机载下视PD雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成的。
、PRF
的选择
（1）高、中、低脉冲重复频率的选择
①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下，通常采用低PRF加脉冲压缩。
②迎面攻击时高PRF优于中PRF。
尾随时，在低空，中PRF优于高PRF ;在高空，高PRF优于中PRF。
③交替使用中、高PRF的方法，或者再加上在下视时采用低PRF的方法，并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术，将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方
法。
（2）高PRF时重复频率的选择
①使迎面目标谱线不落人旁瓣杂波区中:
②为了识别迎面和离去的目标：
A、当接收机单边带滤波器对主瓣杂波频率固定时：
B、当接收机单边带滤波器相对发射频率是固定时：
注：单边带滤波器的通带范围应从，单边带滤波器的中心频率是固定的，但偏离应为。
6、PD雷达的信号处理系统
PD雷达的信号处理系统主要由单边带滤波器、主瓣杂波抑制滤波器、零多普勒频率抑制滤波器、多普勒滤波器组、检波积累、转换器和门限等部分组成，下面总结各组成部分的特点及其实现方法。
（1）单边带滤波器
特点：带宽近似等于脉冲重复频率fr, 一般设置在中频；
从回波频谱中只滤出单根谱线；
避免了后面信号处理过程中可能产生的频谱折叠效应;
距离选通波门必须设在单边带滤波器之前;
要求带外抑制至少要大于60dB;
实现方法：采用石英晶体滤波器
（2）主瓣杂波抑制滤波器
特点：比目标回波能量要高出60-80dB；
主瓣杂波抑制滤波器的幅一频特性应是主瓣杂波频谱包络的倒数；
相当于一个白化滤波器，经过主瓣杂波抑制之后，后面的多普勒滤波器可以
按照白噪声中的匹配滤波理论来进行设计；
实现方法：首先确定它的频率，用一个混频器先消除变化的，就可以用一个固定频率的滤波器将其滤除.
确定主瓣杂波中心频率有两种方法:一种方法是利用频率跟踪；
另一种是由天线指向和载机飞行速度计算出主瓣杂波应有的多普勒频移，直接控制压
控振荡器去产生的振荡濒率。
（3）零多普勒频率抑制滤波器
特点：用于高度杂波的滤除；
同时抑制发射机直接进人到接收机的泄漏；
实现方法：①只需断开滤波器组中落人高度杂波区的那些子滤波器的输出；
②使用可防止检测高度线杂波专用的CFAR电路;
③使用航迹消隐器除去最后输出的高度线杂波。
（4）多普勒滤波器组
特点：是覆盖预期的目标多普勒频移范围的一组邻接的窄带滤波器；
起到了实现速度分辨和精确测量的作用；
可以设在中频，也可以设在视频；
每个滤波器的带宽应设计得尽量与回波信号的谱线宽度相匹配。
实现方法：模拟式（少用）
数字式：FFT（多用）
近代模拟式：CT（多用）
注：所需滤波器的数目：
（５）转换器和门限（CFAR）
实现方法：参量法或非参量法
７、PD雷达的数据处理系统及其实现方法
PD雷达具有两种跟踪体制，即单目标跟踪和多目标跟踪。
前者采用类似常规跟踪系统的角度、距离和速度跟踪伺服回路，后者采用边扫描边跟踪的方法。
（1）单目标跟踪系统
①角度跟踪系统：a、顺序波束序列的算法：波束行程、多波束行程
b、单脉冲体制
c、合并通道技术
②速度(多普勒频率)跟踪系统：锁频式和锁相式
特点：a、锁相系统是测量多普勒频率的优选装置，其理论上的稳态测速误差为0；
b、对雷达设备的稳定性提出了较高的要求；
c、当系统的带宽一定时，锁相系统就存在最大可跟踪目标加速度的限制，
而在锁频系统中就无此限制。
③距离跟踪系统：a、基本原理与常规脉冲雷达相同；
b、距离门用一个低频参考信号；
c、跨过多个脉冲周期的跟踪可以用一个具有比一个脉冲周期长的时
间基准的距离跟踪器实现。
（2）四维分辨跟踪系统
距离、速度、两个角度(方位角和俯仰角)等四个跟踪回路，就构成具有四维分辨能力的跟踪系统。
特点：a、角度上的分辨由角跟踪系统和波束宽度决定；
b、距离上的分辨由距离跟踪系统和距离门的宽度决定；
c、能在速度坐标即多普勒频率上分辨目标如果系统所用的窄带滤波器的带宽小
于20Hz，则可立即将这两个目标分开；
d、加了窄带滤波器，从而滤除了噪声，所以可以提高信噪比：
e、具有很强的抗干扰能力。
（3）多目标跟踪系统
特点：a、由多路接收通道实现；
b、在强杂波干扰环境下有常规雷达所无法比拟的优良性能。
8、测距和测速模糊的解算
（1）定义
测距模糊：同一距离读数可能对应几个目标真实距离的现象。
测速模糊：相差nfr，的目标多普勒频移会读做同样的多普勒频移，测量出的一个速度可能对应几种真实速度的这种现象。
（2）测距模糊的解算
①多重脉冲重复频率测距法（优）
采用双重PRF所能达到的最大无模糊距离，由和最大公约频率决定。
②连续改变脉冲重复频率测距法
这种方法的原理是，发现目标后立即调整PRF，并且使目标回波始终位于相邻两个发
(n十1/2)倍的关系。
即目标距离为：
③射频调频测距法
这种方法用于脉冲多普勒雷达时，只是把连续变化的载频变成脉冲变化的。
载频调制周期对应于最大无模糊距离，为了消除测距模糊，它应该远大于脉冲重复周期。
目标的真实距离为：
特点：a、适用于单目标跟踪，在多目标环境下，需要增加大量的距离门；
b、测量精度主要取决于频率变化率和多普勒滤波器组的分辨力；
c、方法比较简单，而且获得数据迅速，因此适用于对目标测距精度要求不高的
边扫描边跟踪雷达。
④脉冲调制测距法
脉冲调制测距法是通过改变发射脉冲的波形参数(幅度、宽度和位置)，对接收到的回波信号加以识别和计算处理来消除测距模糊的方法。
目标无模糊距离为：
（3）测速模糊的解算
常用的方法是利用距离跟踪的粗略微分数据来消除测速模糊。
无模糊多普勒频率为：
对应目标的无模糊相对速度为：
=
9、影响PD雷达距离方程的主要因素
当要求信噪比为S/N时作用距离R与R。
的关系为：
（1）发射脉冲遮挡效应
特点：降低了回波有效宽度；
当回波全部被发射脉冲挡住时，影响最严重，使作用距离降为0，称为盲距；
一般重复频率越高，发射脉冲越宽，遮挡的平均影响越严重。
解决方法：用概率平均的方法研究
（2）跨越效应
特点：回波脉冲不是完全进入一个距离门，而是跨接在两个相邻的距离门中间。
解决方法：用统计平均的方法研究。
若采用比回波更宽的距离门，可以降低跨越发生的概率。
（3）频域处理和带宽的影响
多普勒频移正好落在主瓣杂波频率上的动目标回波谱也被滤除了。
这就是频域中的遮挡现象。