雷達(dá)信號(hào)處理基礎(chǔ)（第二版）

第1章 雷達(dá)系統(tǒng)與信號(hào)處理概述 1
1．1 雷達(dá)的歷史和應(yīng)用 1
1．2 雷達(dá)的基本功能 2
1．3 脈沖體制雷達(dá)的基本組成 4
1．3．1 發(fā)射機(jī)和波形產(chǎn)生器 5
1．3．2 天線 7
1．3．3 接收機(jī) 11
1．4 雷達(dá)信號(hào)處理的共同主線 14
1．4．1 信干比與積累 15
1．4．2 分辨率 16
1．4．3 數(shù)據(jù)積累與相位歷程建模 18
1．4．4 帶寬擴(kuò)展 20
1．5 基本雷達(dá)信號(hào)處理概述 21
1．5．1 雷達(dá)的時(shí)間尺度 22
1．5．2 現(xiàn)象學(xué) 22
1．5．3 信號(hào)調(diào)節(jié)和干擾抑制 23
1．5．4 成像 25
1．5．5 檢測(cè) 27
1．5．6 測(cè)量與跟蹤濾波器 28
1．6 雷達(dá)文獻(xiàn) 29
1．6．1 雷達(dá)系統(tǒng)和組成 29
1．6．2 基本雷達(dá)信號(hào)處理 29
1．6．3 高級(jí)雷達(dá)信號(hào)處理 29
1．6．4 雷達(dá)的應(yīng)用 30
1．6．5 當(dāng)前的雷達(dá)研究 30
參考文獻(xiàn) 30
習(xí)題 32
第2章 信號(hào)模型 34
2．1 雷達(dá)信號(hào)的組成 34
2．2 幅度模型 35
2．2．1 簡(jiǎn)單點(diǎn)目標(biāo)的雷達(dá)距離方程 35
2．2．2 分布式目標(biāo)的距離方程 37
2．2．3 雷達(dá)截面積 42
2．2．4 氣象目標(biāo)的雷達(dá)截面積 43
2．2．5 雷達(dá)截面積的統(tǒng)計(jì)描述 44
2．2．6 目標(biāo)起伏模型 54
2．2．7 Swerling模型 57
2．2．8 目標(biāo)起伏對(duì)多普勒譜的影響 58
2．3 雜波 59
2．3．1 ? 0的性質(zhì) 59
2．3．2 信雜比 61
2．3．3 雜波的時(shí)間和空間相關(guān)性 61
2．3．4 雷達(dá)截面積的混合模型 63
2．4 噪聲模型和信噪比 64
2．5 干擾 67
2．6 頻率模型：多普勒頻移 67
2．6．1 多普勒頻移 67
2．6．2 停-跳近似和相位歷程 71
2．6．3 多普勒頻移的測(cè)量：空間多普勒
頻移 72
2．7 空間模型 73
2．7．1 相干散射 74
2．7．2 隨角度的變化 75
2．7．3 隨距離的變化 77
2．7．4 非相干積累 78
2．7．5 投影 79
2．7．6 多徑 79
2．8 譜模型 80
2．9 總結(jié) 81
參考文獻(xiàn) 82
習(xí)題 83
第3章 脈沖雷達(dá)數(shù)據(jù)采集 87
3．1 脈沖雷達(dá)數(shù)據(jù)的獲取與存儲(chǔ)
結(jié)構(gòu) 87
3．1．1 單脈沖：快時(shí)間 87
3．1．2 多脈沖：慢時(shí)間和相參處理
時(shí)間 89
3．1．3 多普勒和距離模糊 91
3．1．4 多通道：數(shù)據(jù)立方 94
3．1．5 駐留時(shí)間 95
3．2 多普勒頻譜采樣 96
3．2．1 多普勒頻譜內(nèi)的奈奎斯特速率 96
3．2．2 跨越損失 98
3．3 空間和角度維采樣 101
3．3．1 空間陣列采樣 101
3．3．2 角度采樣 102
3．4 I/Q通道不均衡以及數(shù)字I/Q 104
3．4．1 I/Q通道不均衡及其補(bǔ)償 104
3．4．2 I/Q通道誤差校正 106
3．4．3 數(shù)字I/Q 108
參考文獻(xiàn) 111
習(xí)題 112
第4章 雷達(dá)波形 114
4．1 簡(jiǎn)介 114
4．2 波形匹配濾波器 115
4．2．1 匹配濾波器 115
4．2．2 簡(jiǎn)單脈沖匹配濾波器 117
4．2．3 全距離匹配濾波器 118
4．2．4 跨越損失 119
4．2．5 匹配濾波器的距離分辨率 119
4．3 動(dòng)目標(biāo)的匹配濾波 120
4．4 模糊函數(shù) 122
4．4．1 模糊函數(shù)的定義和性質(zhì) 122
4．4．2 簡(jiǎn)單脈沖的模糊函數(shù) 124
4．5 脈沖串波形 126
4．5．1 脈沖串波形的匹配濾波器 126
4．5．2 逐個(gè)脈沖處理 127
4．5．3 距離模糊 129
4．5．4 脈沖串波形的多普勒響應(yīng) 131
4．5．5 脈沖串波形的模糊函數(shù) 132
4．5．6 慢時(shí)間頻譜和模糊函數(shù)
的關(guān)系 135
4．6 調(diào)頻脈沖壓縮波形 136
4．6．1 線性調(diào)頻脈沖壓縮波形 137
4．6．2 駐相原理 139
4．6．3 LFM波形的模糊函數(shù) 140
4．6．4 距離-多普勒耦合 142
4．6．5 展寬處理 143
4．7 FM波形的距離旁瓣控制 147
4．7．1 匹配濾波器頻率響應(yīng)整形 147
4．7．2 匹配濾波器脈沖響應(yīng)整形 149
4．7．3 波形頻譜整形 149
4．8 步進(jìn)頻率波形 151
4．9 步進(jìn)線性調(diào)頻波形 155
4．10 相位調(diào)制脈沖壓縮信號(hào) 155
4．10．1 二相編碼 156
4．10．2 多相編碼 160
4．10．3 失配相位編碼濾波器 163
4．11 Costas頻率編碼 164
4．12 連續(xù)波雷達(dá) 165
參考文獻(xiàn) 165
習(xí)題 166
第5章 多普勒處理 170
5．1 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)對(duì)多普勒譜的影響 171
5．2 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示 174
5．2．1 脈沖對(duì)消器 175
5．2．2 匹配濾波器的矢量表示 177
5．2．3 雜波抑制的匹配濾波器 178
5．2．4 盲速和參差脈沖重復(fù)頻率 181
5．2．5 質(zhì)量圖 186
5．2．6 MTI性能限制 190
5．3 脈沖多普勒處理 192
5．3．1 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的離散時(shí)間傅里葉
變換 193
5．3．2 DTFT采樣：離散傅里葉
變換 196
5．3．3 噪聲的離散傅里葉變換 197
5．3．4 脈沖多普勒處理增益 198
5．3．5 基于DFT的脈沖多普勒處理的
匹配濾波器和濾波器組解釋 198
5．3．6 精細(xì)多普勒估計(jì) 200
5．3．7 脈沖多普勒處理的現(xiàn)代譜
估計(jì) 204
5．3．8 相干處理間隔間參差和
盲區(qū)圖 205
5．4 脈沖對(duì)處理 208
5．5 其他多普勒處理問題 213
5．5．1 MTI和脈沖多普勒級(jí)聯(lián)處理 213
5．5．2 暫態(tài)影響 213
5．5．3 脈沖重復(fù)頻率體制 214
5．5．4 模糊解決 218
5．6 雜波圖和動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)器 220
5．6．1 雜波圖 220
5．6．2 動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)器 222
5．7 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的MTI：自適應(yīng)偏移
相位中心天線處理 222
5．7．1 偏移相位中心天線概念 222
5．7．2 自適應(yīng)DPCA 224
參考文獻(xiàn) 228
習(xí)題 229
第6章 檢測(cè)基礎(chǔ)原理 233
6．1 雷達(dá)假設(shè)檢驗(yàn)檢測(cè) 233
6．1．1 奈曼-皮爾遜檢測(cè)準(zhǔn)則 234
6．1．2 似然比檢驗(yàn) 235
6．2 相干系統(tǒng)中的閾值檢測(cè) 241
6．2．1 相干接收機(jī)的高斯情況 242
6．2．2 未知參數(shù)和閾值檢測(cè) 244
6．2．3 線性檢測(cè)算子和平方律檢測(cè)
算子 249
6．2．4 其他未知參數(shù) 249
6．3 雷達(dá)信號(hào)的閾值檢測(cè) 251
6．3．1 相干、非相干和二元積累 252
6．3．2 非起伏目標(biāo) 253
6．3．3 Albersheim方程 256
6．3．4 起伏目標(biāo) 259
6．3．5 Shnidman方程 262
6．4 二元積累 263
6．5 恒虛警概率檢測(cè) 266
6．5．1 未知干擾對(duì)虛警概率的影響 266
6．5．2 單元平均CFAR 268
6．5．3 單元平均CFAR分析 270
6．5．4 單元平均CFAR的局限 274
6．5．5 單元平均CFAR的改進(jìn)方法 278
6．5．6 有序統(tǒng)計(jì)CFAR 282
6．5．7 有關(guān)CFAR的其他問題 284
6．6 虛警概率的系統(tǒng)級(jí)控制 290
參考文獻(xiàn) 290
習(xí)題 292
第7章 測(cè)量與跟蹤 295
7．1 估計(jì)量 296
7．1．1 估計(jì)量的性質(zhì) 296
7．1．2 克拉美羅下界 298
7．1．3 CRLB和信噪比 299
7．1．4 最大似然估計(jì)量 300
7．2 距離、多普勒、角度估計(jì)量 301
7．2．1 距離估計(jì)量 301
7．2．2 多普勒信號(hào)估計(jì) 311
7．2．3 角度估計(jì) 317
7．3 跟蹤導(dǎo)論 329
7．3．1 序貫最小二乘估計(jì) 329
7．3．2 ??? 濾波器 333
7．3．3 卡爾曼濾波 336
7．3．4 跟蹤周期 341
參考文獻(xiàn) 345
習(xí)題 346
第8章 合成孔徑成像技術(shù) 350
8．1 合成孔徑雷達(dá)基礎(chǔ) 353
8．1．1 雷達(dá)橫向分辨率 353
8．1．2 合成孔徑的觀點(diǎn) 354
8．1．3 多普勒的觀點(diǎn) 360
8．1．4 SAR的場(chǎng)景覆蓋和采樣 361
8．2 條帶式SAR的數(shù)據(jù)特性 364
8．2．1 條帶式SAR的成像幾何 364
8．2．2 條帶式SAR的回波數(shù)據(jù)特性 367
8．3 條帶式SAR的成像算法 369
8．3．1 多普勒波束銳化 369
8．3．2 二次相位誤差的影響 372
8．3．3 距離-多普勒算法 375
8．3．4 聚焦深度 379
8．4 聚束式SAR的數(shù)據(jù)特性 380
8．5 聚束式SAR的極坐標(biāo)格式成像
算法 384
8．6 干涉SAR技術(shù) 386
8．6．1 地面高程在SAR圖像中
的表現(xiàn) 386
8．6．2 IFSAR處理步驟 389
8．7 其他考慮 393
8．7．1 SAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和自聚焦 393
8．7．2 自聚焦 396
8．7．3 相干斑抑制 401
參考文獻(xiàn) 402
習(xí)題 404
第9章 波束形成和空-時(shí)二維自適應(yīng)
處理導(dǎo)論 407
9．1 空域?yàn)V波 407
9．1．1 常規(guī)波束形成 407
9．1．2 自適應(yīng)波束形成 410
9．1．3 預(yù)處理后的自適應(yīng)波束形成 414
9．2 空-時(shí)信號(hào)環(huán)境 416
9．3 空-時(shí)信號(hào)建模 418
9．4 空-時(shí)信號(hào)處理 422
9．4．1 最優(yōu)匹配濾波 422
9．4．2 STAP性能測(cè)度 422
9．4．3 STAP與偏移相位中心天線處理
之間的關(guān)系 426
9．4．4 自適應(yīng)匹配濾波 428
9．5 降維STAP 430
9．6 高級(jí)STAP算法和分析 431
9．7 STAP限制 433
參考文獻(xiàn) 434
習(xí)題 435
附錄A 有關(guān)概率論和隨機(jī)過程的課題 437
附錄B 有關(guān)數(shù)字信號(hào)處理的幾個(gè)課題 459