单脉冲雷达角度跟踪原理
雷达大作业---振幅和差角度测量及仿真
雷达原理大作业单脉冲自动测角的原理及应用学院：电子工程学院作者：2016年5月21日单脉冲自动测角的原理及应用一．摘要单脉冲测角法是属于振幅法测角中的等信号法中的一种，其测角精度高，抗干扰能力强，在现实中得到了广泛的应用。
而其中对于接收支路要求不太严格的双平面振幅和差式单脉冲雷达，更是备受青睐。
本文首先讲述了单平面振幅和差式单脉冲雷达自动测角的原理，再简述了双平面振幅和差式单脉冲雷达自动测角的结构框图，接着简述了本文仿真所用的一些原理和公式推导，包括天线方向图函数及其导数的推导，最后做了基于高斯形天线方向图函数的单脉冲自动测角，基于辛克函数形天线方向图函数的单脉冲自动测角，和基于高斯形天线方向图函数的双平面单脉冲自动测角。
源代码在附录里。
二．重要的符号说明三．单平面振幅和差式单脉冲自动测角原理单脉冲测角法是属于振幅法测角中的等信号法中的一种。
在单平面内，两个相同的波束部分重叠，交叠方向即为等信号轴的方向。
将这两个波束接收到的回波信号进行比较就可以在一定范围内，一定精度要求下测到目标的所在角度。
因为两个波束同时接到回波，故单脉冲测角获得目标角误差信息的时间可以很短，理论上只要分析一个回波脉冲即可，所以称之为“单脉冲”。
因取出角误差的具体方式不同，单脉冲雷达种类很多，其中应用最广的是振幅和差式单脉冲雷达，其基本原理说明如下：1.角误差信号雷达天线在一个平面内有两个重叠的部分，如下图1所示：图1.振幅和差式单脉冲雷达波束图(a)两馈源形成的波束 (b)和波束 (c)差波束振幅和差式单脉冲雷达取得角误差信号基本方法是将这两个波束同时收到的信号进行和差处理，分别得到和信号和差信号。
其中差信号即为该角平面内角误差信号。
若目标处在天线轴方向（等信号轴），误差角0ε=，则两波束收到的回波信号振幅相同，差信号等于0。
目标偏离等信号轴而有一个误差角ε时，差信号输出振幅与ε成正比而其符号则由偏离方向决定。
2.和差比较器这里主要使用双T 插头，示意图如下图2（a ）所示。
单脉冲测角原理
单脉冲测角原理单脉冲测角（Monopulse Angle Measurement）是一种常用的雷达测角方法，它通过对目标返回信号的处理，实现对目标的方位角和俯仰角的测量。
单脉冲测角原理是基于相控阵雷达技术的，它具有测量精度高、抗干扰能力强等优点，在军事和民用雷达领域得到了广泛的应用。
单脉冲测角原理的基本思想是利用相控阵天线阵列的空间波束形成特性，通过对目标返回信号的相位差进行测量，从而实现对目标方位角和俯仰角的测量。
相控阵天线阵列由多个天线单元组成，每个天线单元都可以独立控制相位和幅度，从而实现对空间波束的形成和控制。
当目标位于相控阵的波束覆盖范围内时，每个天线单元接收到的目标返回信号会存在一定的相位差，通过对这些相位差的测量和处理，就可以得到目标的方位角和俯仰角信息。
在单脉冲测角中，常用的测量方法包括相位比较法、幅度比较法和双差法。
相位比较法是通过比较不同通道接收到的信号相位差来实现测角，它的测量精度较高，但对系统的动态范围和线性度要求较高；幅度比较法是通过比较不同通道接收到的信号幅度差来实现测角，它的测量精度相对较低，但对系统的动态范围和线性度要求较低；双差法是通过比较两个天线单元之间的相位差和幅度差来实现测角，它综合了相位比较法和幅度比较法的优点，具有较高的测量精度和较低的系统要求。
单脉冲测角原理的实现需要对雷达系统进行精确的设计和调试，包括天线阵列的设计、相控阵的控制和信号处理部分的设计等。
在实际应用中，还需要考虑目标信号的特性、系统的工作环境和干扰情况等因素，从而进一步提高测量精度和抗干扰能力。
总之，单脉冲测角原理是一种重要的雷达测角方法，它通过对目标返回信号的相位差进行测量，实现对目标方位角和俯仰角的精确测量。
在现代雷达系统中得到了广泛的应用，为目标探测、跟踪和定位提供了重要的技术支持。
随着雷达技术的不断发展和完善，相信单脉冲测角原理将会发挥越来越重要的作用，为雷达应用领域带来更多的技术创新和发展。
雷达跟踪原理
雷达跟踪原理
雷达跟踪原理是一种利用电磁波进行目标定位的技术。
雷达系统通过发射一束脉冲电
磁波到目标物体上，并依据反射回来的电磁波的特征进行目标跟踪。
雷达系统通常由发射器、天线、接收器和信号处理器组成。
发射器产生并发射出射频
脉冲信号，该信号在天线上进行辐射。
当射频脉冲信号遇到目标物体时，一部分能量被目
标散射反射，返回到雷达系统的接收器。
接收器接收到反射回来的信号后，将其转化为电信号，并经过一系列的信号处理过程。
接收器会对接收到的信号进行增益和滤波操作，以增强信号的强度并抑制噪声。
接着，接
收器会进行脉冲压缩，即通过一个特定的算法将接收到的信号在时间上进行压缩，以增强
距离分辨率。
接下来，信号处理器会分析接收到的信号，提取出有效的目标信号。
通过距离测量和
多普勒频移分析，信号处理器能够确定目标的距离、速度、方位角和高度。
为了实现目标的连续跟踪，雷达系统会周期性地发射脉冲信号，并接收并处理目标反
射的信号。
通过不断重复这一过程，雷达系统能够实时地跟踪目标，并提供目标的运动轨迹。
雷达跟踪原理的应用非常广泛，包括航空、航天、军事、交通和气象等领域。
通过雷
达系统的准确跟踪，可以实现目标的监测、导航、引导和控制等功能，为许多实际应用提
供技术支持。
雷达跟踪原理不仅在军事领域有重要作用，也在民用领域中发挥了重要的作用，例如空中交通管制、气象预报和海洋探测等。
脉冲雷达目标角闪烁分析与抑制
脉冲雷达目标角闪烁分析与抑制摘要：本文介绍了单脉冲雷达与目标角闪烁的关系，以双散射点模型为例，描述了角闪烁产生的原理、条件和影响，并结合工作实际给出了几种抑制角闪烁的方法。
关键词：雷达；双散射点；角闪烁1引言角闪烁通常认为是目标的效应，但某种程度上也跟雷达有关。
当雷达不能分辨复杂目标的单个散射点时，就会发生角闪烁，因此有些雷达基本不受角闪烁的影响，而另一些雷达则受到很大影响。
角闪烁影响所有闭环角跟踪的雷达系统，是目标近距离跟踪时的主要测角误差源[1]。
像球体等“单散射点”目标，到达雷达天线的回波具有均匀平坦的波平面，平面有一个取决于到达角的倾角，不会产生角闪烁，如图1（a）所示。
形状复杂的目标在雷达分辨单元内具有多个散射中心，每个散射中心都会散射电磁波，他们各自的回波到达天线的倾角稍有不同，雷达接收到的回波就是这些散射电磁波的矢量和，如图1（b）所示。
(a)单散射点(b)多散射点图1目标对雷达波散射示意图用于外弹道测量的单脉冲雷达，其测角系统是按照处理均匀回波信号设计的，在处理复杂目标的不均匀回波时，测量的到达角可能使天线指向目标边缘之外，从而引起跟踪中断。
而且，距离越近，目标的角度延伸越大，角闪烁造成的误差也越大。
因此，掌握目标角闪烁产生的原理，采取有效的方法抑制角闪烁，是提高雷达跟踪稳定性的方法之一。
2目标模型的角闪烁分析假设某目标模型，在雷达分辨单元内有两个散射点，对称分布在离天线平面法线为±θD/2的位置上，如图2所示[2]。
图2目标角闪烁双散射点模型这两个散射点回波的相对幅度为a（a＜1），相位差为α。
当相位差较小时（一般不超过90°），测量相对大散射点的角误差为：（2. 1）由式（2.1）可以看出，两散射点目标的跟踪误差Δθ与目标的角度延伸θD成正比。
当雷达天线与目标的距离增大时，角度延伸θD减小，跟踪误差Δθ也变小；反之，当雷达天线与目标的距离减小时，角度延伸θD增大，跟踪误差Δθ也变大。
雷达基础知识雷达工作原理
雷达基础知识雷达工作原理雷达即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。
那么你对雷达了解多少呢?以下是由店铺整理关于雷达知识的内容，希望大家喜欢!雷达的起源雷达的出现，是由于一战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。
二战期间，雷达就已经出现了地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(截击)火控、敌我识别功能的雷达技术。
二战以后，雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。
后来随着微电子等各个领域科学进步，雷达技术的不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。
雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。
当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描，并对干扰误差进行自动修正，而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。
自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心。
雷达的组成各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。
还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。
雷达的工作原理雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。
事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各自的频率和波长不同。
其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波;雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
脉冲雷达原理
脉冲雷达原理
脉冲雷达是一种利用电磁波进行测距的设备，它利用电磁波运动的速度很快的特点，在发射端发射短脉冲电磁波信号，当这些信号遇到目标物体时，部分能量被目标物体吸收或反射回来，然后被接收端接收并处理。
脉冲雷达的工作原理基于时间差测量的原理。
当发射端发出脉冲信号后，信号在空间中以光速传播，当碰到目标物体后一部分信号被散射回来，经由接收天线收集到接收端。
接收端通过计算从发射到接收所经过的时间差，并乘以光速，就可以得到目标物体与雷达的距离。
脉冲雷达的测距精度取决于脉冲的宽度。
脉冲宽度越窄，测量时间差越精确，测距精度也就越高。
同时，脉冲雷达还可以通过调整发射端的功率和接收端的增益来适应不同距离的测量。
除了测距，脉冲雷达还可以通过比较不同角度的反射信号来获取目标物体的方位信息。
这是因为当电磁波遇到目标物体后，会发生散射现象，根据散射信号的强弱和相位差，就可以确定目标物体的方位。
脉冲雷达在军事、航空、气象和交通等领域中有着广泛的应用。
它可以用于飞机的导航、防空和目标探测；也可以在车辆上用于避免碰撞和测量车辆距离；甚至还可以用于探测天气、测量天空的云层高度等。
总结来说，脉冲雷达通过发射和接收脉冲电磁波信号，并测量
信号的往返时间差，实现对目标物体的测距和方位探测。
它具有测量精度高、反应速度快等特点，并在众多领域中发挥着重要的作用。
单脉冲原理
单脉冲原理单脉冲原理是一种用于信号处理和通信系统中的基本原理。
它是指通过对输入信号进行适当的处理，使得输出信号只包含一个脉冲的信号。
单脉冲原理在很多领域都有应用，比如雷达系统、通信系统、生物医学工程等。
在雷达系统中，单脉冲原理被广泛应用于目标检测和跟踪。
雷达系统通过发射脉冲信号并接收回波信号来实现对目标的探测。
然而，在实际环境中，会存在多个目标同时反射回波信号，这就会导致接收到的信号中包含多个脉冲。
为了准确地识别和跟踪目标，需要将这些回波信号中的脉冲进行分离。
这时就可以利用单脉冲原理，对接收到的回波信号进行处理，只保留最强的一个脉冲，从而得到目标的位置和速度信息。
在通信系统中，单脉冲原理可以用于抑制多径干扰。
多径干扰是指信号在传输过程中经过不同路径到达接收端，形成多个信号的叠加。
这会导致接收到的信号中出现多个脉冲，影响通信质量。
为了减小多径干扰的影响，可以利用单脉冲原理，对接收到的信号进行处理，只保留最强的一个脉冲，并抑制其他脉冲，从而提高通信系统的性能。
在生物医学工程中，单脉冲原理可以应用于脑机接口技术。
脑机接口是一种通过将脑信号转换为控制信号来实现人机交互的技术。
然而，脑信号通常是非常微弱和复杂的，包含了大量的噪声和干扰。
为了提取出有用的脑信号，可以利用单脉冲原理，对接收到的脑信号进行处理，只保留最强的一个脉冲，从而提高信号的质量和可靠性。
单脉冲原理是一种重要的信号处理原理，可以应用于雷达系统、通信系统和生物医学工程等领域。
通过对输入信号进行适当的处理，可以实现对目标的准确探测和跟踪，抑制多径干扰，提取有用的脑信号。
这些应用都有助于提高系统的性能和可靠性，推动相关领域的发展和进步。
单脉冲比相法测角代码
单脉冲比相法测角代码简介单脉冲比相法测角是一种常用于雷达系统中的测角方法。
它通过对接收到的信号进行处理，得到目标的方位角信息。
本文将介绍单脉冲比相法测角的原理，并给出相应的代码示例。
原理单脉冲比相法测角基于多普勒效应和方位解析原理。
当雷达系统接收到来自目标的回波信号时，由于目标相对于雷达天线的运动，回波信号会发生多普勒频移。
通过分析回波信号中的多普勒频移信息，可以推导出目标相对于雷达天线的方位角。
具体来说，单脉冲比相法测角主要包括以下几个步骤：1.接收信号预处理：对接收到的信号进行滤波和放大等预处理操作，以提高信噪比和增强目标信号。
2.脉冲压缩：将接收到的宽带脉冲信号进行压缩，以提高距离分辨率。
3.多普勒频移估计：通过对压缩后的信号进行频谱分析，得到回波信号的多普勒频移信息。
4.相位比较：将多普勒频移信息与参考信号进行相位比较，得到目标相对于雷达天线的方位角。
代码示例下面是一个简单的单脉冲比相法测角的代码示例：import numpy as np# 接收信号预处理def preprocess(signal):filtered_signal = signal # 假设已经进行了滤波操作amplified_signal = filtered_signal * 10 # 假设已经进行了放大操作return amplified_signal# 脉冲压缩def pulse_compression(signal):compressed_signal = np.fft.ifft(np.fft.fft(signal) ** 2)return compressed_signal# 多普勒频移估计def estimate_doppler_shift(signal):spectrum = np.fft.fftshift(np.fft.fft(signal))doppler_shift = np.argmax(spectrum) - len(signal) / 2return doppler_shift# 相位比较def phase_comparison(doppler_shift, reference_phase):angle = np.arctan2(np.imag(doppler_shift), np.real(doppler_shift)) - refer ence_phasereturn angle# 测角主函数def angle_measurement(signal, reference_phase):processed_signal = preprocess(signal)compressed_signal = pulse_compression(processed_signal)doppler_shift = estimate_doppler_shift(compressed_signal)angle = phase_comparison(doppler_shift, reference_phase)return angle# 测试代码if __name__ == '__main__':signal = np.random.randn(1024) # 模拟接收到的信号reference_phase = np.pi / 4 # 参考相位angle = angle_measurement(signal, reference_phase)print("目标方位角为：", angle)在上面的代码示例中，我们定义了几个函数来实现单脉冲比相法测角的各个步骤。
单脉冲雷达原理
单脉冲雷达原理
单脉冲雷达是一种使用单个脉冲进行测量和探测的雷达系统。
其工作原理基于以下几个步骤。
首先，雷达系统发送一个短脉冲信号。
这个脉冲信号会以一定的速度传播到目标物体并被反射回来。
接着，雷达系统接收到从目标物体反射回来的信号。
这个接收到的信号称为回波信号。
然后，雷达系统会通过测量回波信号的时间延迟来计算目标物体的距离。
这是通过测量脉冲信号发送和回波信号接收之间的时间差来实现的。
根据电磁波在空气中的传播速度，可以将时间差转换为距离。
最后，利用回波信号的幅度变化，可以获取目标物体的强度信息。
这可以帮助雷达系统判断目标物体的大小、形状和反射特性。
总的来说，单脉冲雷达通过发送和接收一个脉冲信号，并利用时间差和幅度变化来对目标物体进行测量和探测。
相比于其他雷达系统，单脉冲雷达具有简单、高效的特点，并广泛应用于各种领域，如航空、远程测距和目标识别等。
脉冲雷达原理
脉冲雷达原理
脉冲雷达是一种利用电磁波进行探测和测距的技术，它通过发射短脉冲的电磁波，然后接收并分析被目标反射回来的信号来实现目标探测和测距。
脉冲雷达原理的核心在于利用电磁波的特性，通过测量信号的时间延迟和频率差异来获取目标的位置和速度信息。
脉冲雷达的工作原理可以简单地概括为，当脉冲雷达系统发射一个短脉冲的电磁波时，它会沿着一定方向传播并与目标相互作用。
目标会吸收、反射或散射部分电磁波，其中反射的信号会被接收器捕获并分析。
通过测量信号的时间延迟和频率差异，脉冲雷达系统可以计算出目标的距离和速度信息。
脉冲雷达的应用非常广泛，它被广泛应用于军事、民用航空、气象观测、地质勘探、交通监控等领域。
在军事领域，脉冲雷达可以用于目标探测、跟踪和导航；在民用航空领域，脉冲雷达可以用于飞行器的高度测量和地面障碍物的探测；在气象观测领域，脉冲雷达可以用于测量降水量和探测气象雷达等。
总之，脉冲雷达原理的应用给我们的生活带来了很多便利和安全保障，它在各个领域都发挥着重要作用。
随着科技的不断进步，脉冲雷达技术也将不断改进和完善，为人类的发展和进步做出更大的贡献。
单脉冲和差波束测角的精度研究_方棉佳
有较好的 测 角 精 度 和 性 能 ， 但在实际系统中各种 因素也使 得 实 际 测 角 精 度 会 有 较 多 偏 差 ， 对于该 系统的实际角跟踪 精 度 误 差 原 因 分 析 和 指 标 计 算 还需要深入研究 。
＊
；修回日期 ： 收稿日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ３ ０ ５ ２ ０ １ ３ ０ ８ ０ １ － － － －
１］ ， 跟踪雷达中单脉冲自动跟踪是常用的方法 ［ 它具
２ 单脉冲测角原理
［ ］ ２４ 快速 在 火 控 雷 达 和 精 密 跟 踪 雷 达 系 统 中 － ， 连续的提供若干目 标 的 精 确 坐 标 位 置 是 系 统 的 基
本任务 。 自动测角系 统 能 够 使 得 天 线 自 动 跟 踪 目 标， 同时将 目 标 的 坐 标 数 据 经 传 输 系 统 送 到 计 算 机进行处理 。
： ／ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ２ ３ ３ ７． ２ ０ １ ３． ０ ６． ０ １ ５ ． ｉ ｓ 和差波束测角的精度研究
方棉佳 ，吕 涛
（ ） 空军装备研究院雷达所 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ５
＊
测角精度的好坏将关系到雷达对作战目 摘 要 ：精 密 跟踪 雷达中 单 脉冲 测 角 是 一种 重要的 技术体制 ， 给出了各种噪声影响的 标 的 跟踪 性 能 。 对 于 影响 系统测 角 误差 的 诸 多 因素 展开 了 较 为 全 面 的 分 析 与 研 究 ， 测 角 误差 数 学 模型 。 并在此基础上 对 测 角 精度 有 影响 的 接收 机 热 噪 声 、 目标振幅起伏噪声、 目标角噪声、 伺 服 系统 噪声 和 多 径 传 播 噪声 等 因素 进 行了 梳 理 、 仿真 ， 通过 仿真 结 果 给 出 了 相 互 影 响 关 系 ， 文章的结论对于 该 类 系统 的 设计与 使 用 有 一 定 的指 导 和 帮助 作 用 。
单脉冲雷达在测角方面的应用
西安电子科技大学雷达大作业单脉冲雷达在测角方面的应用姓名：刘万康班级：1302031一、自动测角系统简介在火控系统中使用的雷达，必须快速连续地提供单个目标（飞机、导弹等）坐标的精确数值，此外在靶场测量、卫星跟踪、宇宙航行等方面应用时，雷达也是观测一个目标，而且必须准确地提供目标坐标的测量数据。
为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。
自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据经数据传递系统送到计算机数据处理系统。
和自动测距需要有一个时间鉴别器一样，自动测角也必须要有一个角误差鉴别器。
当目标方向偏离天线轴线（即出现了误角差ε）时，就能产生误差电压。
误差电压的大小正比于误角差ε，其极性随偏离方向不同而改变。
次误差电压经跟踪系统变换、放大、处理后，控制天线向减小误差角的方向运动，使天线轴线对准目标。
用等信号法测角时，在一个角平面内需要两个波束。
这两个波束可以交替出现（顺序波瓣法），也可以同时存在（同时波瓣法）。
前一种方式以圆锥扫描雷达为典型，后一种是单脉冲雷达。
二、单脉冲雷达简介单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。
它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位经行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，个波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离。
从而实现目标的测量和跟踪。
三、单脉冲雷达的自动测角系统中的优势1、角度跟踪精度与圆锥扫描雷达相比，单脉冲雷达的角度跟踪精度要高得多。
其主要原因有以下两点：第一，圆锥扫描雷达至少要经过一个圆锥扫描周期后才能获得角误差信息，在此期间，目标振幅起伏噪声也叠加在圆锥扫描调制信号（角误差信号）上形成干扰，而自动增益控制电路的带宽又不能太宽，以免将频率为圆锥扫描频率的角误差信号也平滑掉，因而不能消除目标振幅起伏噪声的影响，在锥扫频率附近一定带宽内的振幅起伏噪声可以进入角跟踪系统，引起测角误差。
单脉冲测角原理
单脉冲测角原理
单脉冲测角技术是一种用于雷达测向的方法，它通过测量目标返回信号的相位
差来实现高精度的测向。
在雷达系统中，测向是非常重要的，它决定了雷达系统对目标的探测和跟踪能力。
单脉冲测角技术的提出，极大地提高了雷达系统的测向精度和抗干扰能力，因此受到了广泛的关注和应用。
单脉冲测角技术的原理非常简单，它利用了雷达波束的方向特性和目标返回信
号的相位信息。
当雷达波束照射到目标时，目标会返回一个信号给雷达系统。
这个信号经过接收机接收后，会被分成两路，分别经过两个通道进行处理。
经过处理后的信号会被送入测角计算单元，通过计算两路信号的相位差，就可以得到目标的测向角度。
单脉冲测角技术的优势在于它能够实现高精度的测向，而且具有抗干扰能力强
的特点。
传统的测向方法往往受到多径效应、信号干扰等因素的影响，导致了测向精度的下降。
而单脉冲测角技术通过对相位差的精确测量，可以有效地克服这些问题，实现更加可靠和准确的测向。
此外，单脉冲测角技术还具有快速测向的特点。
传统的测向方法往往需要多次
测量才能得到准确的测向结果，而单脉冲测角技术只需要一次测量就可以得到目标的测向角度。
这不仅提高了雷达系统的响应速度，也降低了对目标的干扰，提高了雷达系统的实战能力。
综上所述，单脉冲测角技术是一种非常重要的雷达测向方法，它通过测量目标
返回信号的相位差来实现高精度、抗干扰和快速测向。
在现代雷达系统中，单脉冲测角技术已经得到了广泛的应用，并且不断得到改进和完善。
相信随着技术的进步，单脉冲测角技术将会发挥更加重要的作用，为雷达系统的性能提升和战场指挥提供更加可靠的支持。
雷达原理—单脉冲角度跟踪技术研究报告
“单脉冲跟踪技术”作业报告题目关于单脉冲角度跟踪技术研究学生李林森年级2009级班级020931班学号********专业信息对抗技术学院电子工程学院西安电子科技大学2011年11月引言自第二次世界大战开始，雷达就应用在军事方面，从尖端武器到常规武器，从防御性武器到进攻性武器有它的身影。
随着无线电技术的进步，现代雷达具有多种功能，它的作用已经不能被其字面意义简单的概括出来，现代雷达不但能够截获、探测、侦察目标，测量目标的距离、方位、仰角、速度，确定目标的形态，还能实现测绘、导航、监视、边扫描边跟踪等一系列新功能。
数字技术的飞速发展和电子计算机的问世，使雷达的结构组成和设计发生了根本性的变化，仿真技术也应世迅速发展起来。
采用这些技术后，雷达的工作性能大为提高，测量精度也提高了一个数量级以上。
近年来，雷达作为一种探测目标的重要工具，在军事和民用领域发挥越来越重要的作用。
其主要任务是在存在噪声、杂波与干扰的背景中检测并跟踪、测量来自空中、地面或水面上的有用目标。
随着电子器件技术和计算机技术的迅速发展，各种雷达信号处理技术的理论与应用研究成为一大热门领域和关键课题，雷达信号处理主要围绕对目标信号的变换、检测、跟踪、识别以及威胁判断等问题而进行，其中对目标的精确方位角测量是目标信号处理的一个重要环节，同时也是信号处理中的一个关键问题。
单脉冲体制雷达是一种在圆锥扫描等雷达体制之后发展起来的比较先进的雷达体制，它与圆锥扫描等比较“老”的雷达体制的区别在于采用了不同的定向原理，具有更高的定向精度，因而在航空以及军事等领域有广泛的应用。
使用单脉冲定向法，只需要一个回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息，这也是“单脉冲”定向这一术语的来源。
因为单脉冲雷达只用一个脉冲定向，所以回波信号的幅度起伏不会对角坐标的测量精度产生显著的影响。
单脉冲定向是依靠多路接收技术实现的，它是用几个独立的接收支路来同时接收目标信号的回波信号，然后再将这些信号的参数加以比较。
单脉冲雷达原理以及应用
捋强侑号方向信号到达方向等弼俏号方向11标9，图2-1单脉冲振幅定向法 图2-2单脉冲相位定向法单脉冲定向原理对目标的定向，即测定目标的方向，是雷达的主要任务之一。
单脉冲定向是 雷达定向的一个重要方法。
所谓“单脉冲”，是指使用这种方法时，只需要一个 目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。
根据从回波信号中提取目标 角信息的特点，可以将单脉冲定向分为两种基本的方法： 振幅定向法和相位定向 法，分别见丁下图。
除了上述两种方法外，由它们合成的振幅一相位定向法（或 称为综合法）也得到了广泛的应用。
2.1振幅定向法振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的， 该幅度值的变 化规律取决丁天线方向图以及天线的扫描方式。
振幅定向法可以分为最大信号法 和等信号法两大类，其中等信号法乂可以分为比幅法和和差法。
如图所示，平■面两波束相互部分交叠，其等强信号轴的方向已知，两波束中 心轴与等强信号轴的偏角 ％也已知。
假设目标回波信号来向与等强信号轴向的 火角为0 ,天线波束方向图函数为F （ 9 ）,则两个子波束的方向图函数可分别写 成代i （e ）= F （e ° + e ）]F 2（e ）= F （a 0 项）（2-1：两波束接收到的目标回波信号可以表示成：(2-5)u * = F、0 口一「u… FL (2-6)u广=K a F广=K a F L「u^ = ^F^ = KaF L 一u2 a 2 a 0其中Ka为回波信号的幅度系数。
对丁比幅法，直接计算两回波信号的幅度比值有：—F 方.-U^T F（%—8 ）（2-3）根据上式比值的大小可以判断目标回波信号偏角0的方向，再通过查表就可以估计出。
的大小。
对丁和差法，由Ui（@肿u2（e）可计算得到其和值u才3）及差值U A（O）分别如下:；侦8 ）= u〔（e ）+u2（。
）= K a（F（脂+8 ）+ F（80"））其中F j（e）=（F（% +6 ）+F（% -6 ））称为和波束方向图;F A（8）=（F80 +8）-F”0 -臼））称为差波束方向图。
雷达跟踪原理
雷达跟踪原理
雷达跟踪原理是利用电磁波的特性来检测和定位目标物体的一种技术。
雷达系统通常由一个发射器和一个接收器组成。
发射器发出脉冲电磁波，这些电磁波会在与目标物体接触后被反射回来。
接收器接收到反射回来的电磁波，并通过分析波的性质来确定目标物体的位置。
雷达利用电磁波的特性，如反射、散射、传播速度等来检测目标物体。
当发射的电磁波与目标物体相碰撞时，一部分能量会被目标物体吸收，而另一部分能量会被反射回来。
接收器检测到反射回来的电磁波的强度和时间延迟，通过计算这些参数，可以确定目标物体相对于雷达的位置。
在雷达跟踪中，雷达系统会以一定的频率连续地发射电磁波，并监听返回的信号。
通过对返回信号进行处理和分析，可以确定目标物体的距离、速度和方位角等参数。
利用这些参数，雷达系统可以实时地跟踪目标物体的位置和运动轨迹。
为了提高雷达跟踪的精度和可靠性，现代雷达系统通常采用多普勒效应来进行速度测量。
多普勒效应是指当目标物体向雷达接近或远离时，返回信号的频率会发生变化。
通过测量这种频率变化，可以计算目标物体的速度。
总之，雷达跟踪利用电磁波的特性来检测和定位目标物体。
通过分析返回的信号，可以确定目标物体的位置、速度和方位角等参数，实现对目标物体的实时跟踪。
单脉冲和差测角(详细介绍“信号”共9张)
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பைடு நூலகம்
★单脉冲和差测角原理
1、雷达测角的基础：
电波在均匀介质中传播的直线性和雷达天线的 方向性 2、分类：
振幅法
等信号法 最大信号法
测角方法
相位法
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★单脉冲和差测角原理
3、原理
（1） 如图所示，若目标处在两波束 的交叠轴OA方向，则两波束收到的信 号强度相等，否则一个波束收到的信号 强度高于另一个，故常称OA为等信号
★单脉冲和差测角原理
（3）设天线电压方向性函数为F(θ) ，等信号轴OA的指
向为0，则波束1、2的方向性函数可分别写为
θk为与波束最大值方向的倾角 用等信号法测量时，波束1和波束2收到的回波信号为
θt为目标偏离等信号轴的角度
第5页，共9页。
★单脉冲和差测角原理
对信号进行和差法处理，可获得目标信号的差值及 和值，即
雷达测角的基础是电波在均匀介质中传播的 直线性和雷达天线的方向性。天线的方向性可用 其方向性函数或根据方向性函数画出的方向图表 示。但方向图的准确表达式往往很复杂，因而常 采用简单函数来近似，常用的有余弦函数、高斯 函数、辛克函数。方向图的主要技术指标是半功 率波束宽度θ以及副瓣电平。
第4页，共9页。
由于最大0单.8 值测角范围为有限，因此只选择在[-20，20]范围内的数据
0.6
（用3等）信设号天0法.7线测电量压时方，向波性束函1数和为波F束(θ2)收，到等的信回号波轴信O号A为的指向为0，则波束1、2的方向性0函.4 数可分别写为 由当于两最 个大波单束值收测到角的范回围波为信有号限相，等因时此，只等选信择号在轴所[-2指0，的2方0]向范即围为内目的标数方据向。 （1） 如图0.6所示，若目标处在两波束的交叠轴OA方向，则两波束收到的信号强度相等0.2，否则一个波束收到的信号强度高于另一个，故常称OA为等信号轴。
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单脉冲雷达角度跟踪原理
引言
单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。
它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。
单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。
美国、英国、法国和日本等国军队大量装备单脉冲雷达，主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。
目前使用的单脉冲雷达基本上都实现了模块化、系列化和通用化，具有多目标跟踪、动目标显示、故障自检、维修方便等特点。
中国的跟踪雷达技术的发展大体上分为两个阶段。
在50年代仿制圆锥扫描体制的炮瞄雷达、机载截击雷达等；50年代末期开始单脉冲技术的研究。
1960～1961年间研制出第一个微波复合比较器，对单脉冲天线的实现起了推动作用。
1963年研制成功第一部单脉冲体制试验雷达，随后陆续研制出各种用途的单脉冲跟踪雷达。
一、单脉冲雷达分类
根据从回波中获取角信息的方式(测角法)不同，单脉冲雷达可分为振幅法(比幅)、相位法(比相)和综合法(振幅相位)3种。
这3种测角法又可用3种角度鉴别器(振幅式、相位式、和差式)中的任何一种来获得目标的角度信息，因此综合起来有9种形式的单脉冲雷达系统，其中以振幅和差式单脉冲雷达系统用的最多。
通常分为有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类。
二、工作原理
单脉冲雷达每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将
各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线
轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动
天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角
和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实
现对目标的测量和跟踪。
它具有圆锥扫描雷达所没有的优点：获得
角误差信息的时间短(以微秒计算)；不受回波振幅起伏变化的影响；测角精度高；测角支路抗幅度调制干扰(如回答式倒相干扰)的能力强。
振幅和差式单脉冲雷达系统的基本工作原理：将两个比幅天线
方向图所得的幅度不同的信号经过和差变换器之后，再把和信号
(U∑ )、差信号(U△ )加到鉴相器得出差信号。
三、振幅和差式单脉冲雷达
单脉冲雷达中由和差比较器完成和、差处理，其中应用最为广泛的是双T 接头，示意图如下：
（1） 当处于发射状态时，∑输入，∆无输出
和天线方向图函数)()()(δθδθθ-++=∑F F F
差天线方向图函数)()()(δθδθθ--+=∆F F F
（2） 当处于接受状态时，1、2输入，∑输出和信号，∆输出差信号,此时得到的和信号和差信号分别为
)()()(k )()(k u u 221θδθθδθθ∑∑∑∑=++-=+=kF F F F F E
)()(21θθ∆∑∆=-=F kF u u E
和差比较器的示意图如下：
两馈源形成的波束如下图：
和波束如下图：
差波束如下图：
将得到的和信号和差信号进行泰勒展开得到：
)(42
δkF E =∑
θδδ)()(4∙∆-=F kF E 相除消去未知数ｋ得到
ηθθδδ=-=∙∆∑)
()(F F E E 和差比较器输出的误差信号还不能用来控制天线跟踪目标，必须把它变换成直流误差电压，其大小应与角误差信号的振幅成比例。
这一变换由相位检波器完成。
单平面振幅和差单脉冲雷达系统组成主要有：双T 接头、AGC 控制电路、相位比较器等，其示意图如下：
四、单脉冲雷达角度跟踪的应用
1 信号处理和测量技术
PD 采用一种合适的且可以适当改变的配置方式及数据处理算法，可成功的实现跟踪低仰角目标。
假定一种处理算法，地面的反射系数应有一个确定的模型(如镜面反射和几何光学原理)，重要的是要估计这样的算法偏离假定的反射模型的灵敏度如何。
在一个真实系统中，这样的偏差肯定会发生。
即使是光滑的镜面表面(理想的镜面反射)，当雷达位于几倍天线直径大的该表面时，由物理光学原理即菲涅尔区，也需要校正。
关键的问题是，在反射的雷达信号中有多少是未知量，要确定这些未知量，雷达需要测量的量是多少，很明
显，在多路径效应下，未知数的数量会增加。
雷达必须做更多的测量才能获得反射平面的信息以鉴别目标的真实仰角。
但是更多的工作是需要找到最优的算法，需要确定它们对不同反射系数模型的灵敏度。
图l 从平坦地面镜面反射产生的多路径问题示意图下面介绍一种基于多路径信号传播模型的目标高度估计值。
如图1所示的平坦地球表面反射几何模型，多路径回波理论上可以分解成3个部分，用多路径模型表示为
式中：p表示镜面反射系数模型； r 表示多路径延时
式中： Hr和Ht分别表示雷达天线高度和目标高度；R为目标到雷达的径向距离。
如果已知Tm，则可以通过式(2)直接计算出目标的高度，但由于r远比Tm目标的径向尺度小，3部分回波实际上是叠加在一起的，因此直接通过目标高分辨测量多路径延时是不可能的。
考
虑到多路径分量与主路径分量在时间域的强相关作用可以通过目标
像(含多路径分量)的自相关函数来估计Tm。
2 频率捷变技术
雷达工作频率动态变化的能力有助于改善低角跟踪性能。
通常
的低角跟踪问题只有当目标和它的镜象之间的距离小到多普勒滤波
和距离波门不能把目标分离出来时，才会遇到。
因此根据接收到的
信噪比通过合适的频率变化，一部带宽非常宽的雷达就能把目标和
镜像信号分开。
这些动态——相移技术是与频谱展宽技术密切相关的，特别是对着扫描区域进行精确跟踪时，更为突出。
要完成这个
工作，一种方法就是递归地估计出目标距离、高度和反射信号相位，并根据这些估计出目标和镜象的高度差。
于是我们可选择下一个试
探频率以改变相对相位使得天线信号交替地变为极大和极小。
这样，我们并不是根据天线的位置来获得目标高度，而是根据频率差、距
离测量值和已知的雷达站的几何关系求出目标高度。
拓宽捷变频率
范围、提高捷变频率速度和向自适应方向发展是频率捷变雷达的发
展趋势。
自适应抗干扰频率捷变雷达能测出干扰信号频谱中的最弱
点频率，并能自动地快速捷变到这一频率。
自适应频率捷
变跟踪雷达还能自动跳到回波幅度最强即角误差最小的频率。
目前，人们正在研究把频率捷变同自适应旁瓣对消技术结合起来，
以便同时具备对抗自备式干扰机和掩护式干扰机的能力。
3 双波段组合技术
通常可利用高频窄波束雷达与常规跟踪雷达组合一体的技术来克服多路径效应。
用于阻止多路径信号进入天线的最简单的方法是采用极窄的波束宽度，以防止波束全部打地，从而避免接收多路径反射信号，但是极窄波束将导致捕获时间较长，而且对于常规火控雷达工作频率来说，还需要大口径天线。
将高频窄波束雷达与常规跟踪雷达有效的组合在一起，可以较好地弥补二者的不足。
常规跟踪雷达主要用于跟踪远距离目标，其波束宽，反应速度快，跟踪精度低。
当目标进入近距离时，高频窄波束雷达已获得足够的目标信息，系统转向高频率窄脉冲波段自动跟踪，其波束窄受多路径影响小，跟踪精度高。
通常窄波束雷达频率可在Ku波段和Ka波段之间选择，如图2所示。
图2 X／Ka双波段组合式跟踪雷达
4 雷达组网技术
把几个雷达站联成一体是改进整个系统性能，包括低角跟踪性
能的一种有效方法。
由于目标的雷达反射截面积是仰角和波长的函数，目标运动时各站所对应的目标反射截面积是起伏的，从而影响
单站对目标的捕获和跟踪，而通过对多部雷达特别是其中的低空补
盲雷达所测数据进行融合处理，可以提高发现概率并获得稳定跟踪，从而改善低空性能。
首先一个或多个雷达站跟踪同一个目标，它将
它们的垂直扫描误差信号进行混合平均，这样可将来自不相关的反
射产生的误差信号进行有效的对消，而来自目标的直达信号可相干
叠加。
这是能改善低角跟踪性能的一种比较简单的方法，特别是如
果有两部以上的雷达跟踪同一个目标，即使只有一部在发射也是有
用的。
然而多部发射能大大改善低角跟踪性能。
例如，考虑3部单脉
冲雷达站(以不同频率工作)，它们正在跟踪同一目标，但它们以各
自的频率用各自的接收天线各自获得有关仰角和差信号的回波脉冲
强度方面的信息，它们可以相互交换这种信息。
提高雷达组网技术，设计和建造新的雷达信息综合处理系统和信息分发系统，在结构上
采用分布式来避免过于集中，使雷达网的工作效能更高，生存能力
更强，避免战争中防空雷达全面瘫痪的局面。
雷达原理大作业
学院电子工程学院
专业信息对抗技术
学生姓名。