雷達信號處理基礎（第二版）

第1章 雷達系統(tǒng)與信號處理概述 1
1．1 雷達的歷史和應用 1
1．2 雷達的基本功能 2
1．3 脈沖體制雷達的基本組成 4
1．3．1 發(fā)射機和波形產(chǎn)生器 5
1．3．2 天線 7
1．3．3 接收機 11
1．4 雷達信號處理的共同主線 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 帶寬擴展 20
1．5 基本雷達信號處理概述 21
1．5．1 雷達的時間尺度 22
1．5．2 現(xiàn)象學 22
1．5．3 信號調(diào)節(jié)和干擾抑制 23
1．5．4 成像 25
1．5．5 檢測 27
1．5．6 測量與跟蹤濾波器 28
1．6 雷達文獻 29
1．6．1 雷達系統(tǒng)和組成 29
1．6．2 基本雷達信號處理 29
1．6．3 高級雷達信號處理 29
1．6．4 雷達的應用 30
1．6．5 當前的雷達研究 30
參考文獻 30
習題 32
第2章 信號模型 34
2．1 雷達信號的組成 34
2．2 幅度模型 35
2．2．1 簡單點目標的雷達距離方程 35
2．2．2 分布式目標的距離方程 37
2．2．3 雷達截面積 42
2．2．4 氣象目標的雷達截面積 43
2．2．5 雷達截面積的統(tǒng)計描述 44
2．2．6 目標起伏模型 54
2．2．7 Swerling模型 57
2．2．8 目標起伏對多普勒譜的影響 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 雜波的時間和空間相關性 61
2．3．4 雷達截面積的混合模型 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 81
參考文獻 82
習題 83
第3章 脈沖雷達數(shù)據(jù)采集 87
3．1 脈沖雷達數(shù)據(jù)的獲取與存儲
結構 87
3．1．1 單脈沖：快時間 87
3．1．2 多脈沖：慢時間和相參處理
時間 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 111
習題 112
第4章 雷達波形 114
4．1 簡介 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 動目標的匹配濾波 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 131
4．5．5 脈沖串波形的模糊函數(shù) 132
4．5．6 慢時間頻譜和模糊函數(shù)
的關系 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整形 147
4．7．2 匹配濾波器脈沖響應整形 149
4．7．3 波形頻譜整形 149
4．8 步進頻率波形 151
4．9 步進線性調(diào)頻波形 155
4．10 相位調(diào)制脈沖壓縮信號 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 165
參考文獻 165
習題 166
第5章 多普勒處理 170
5．1 運動平臺對多普勒譜的影響 171
5．2 運動目標指示 174
5．2．1 脈沖對消器 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 運動目標的離散時間傅里葉
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 精細多普勒估計 200
5．3．7 脈沖多普勒處理的現(xiàn)代譜
估計 204
5．3．8 相干處理間隔間參差和
盲區(qū)圖 205
5．4 脈沖對處理 208
5．5 其他多普勒處理問題 213
5．5．1 MTI和脈沖多普勒級聯(lián)處理 213
5．5．2 暫態(tài)影響 213
5．5．3 脈沖重復頻率體制 214
5．5．4 模糊解決 218
5．6 雜波圖和動目標檢測器 220
5．6．1 雜波圖 220
5．6．2 動目標檢測器 222
5．7 運動平臺的MTI：自適應偏移
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DPCA 224
參考文獻 228
習題 229
第6章 檢測基礎原理 233
6．1 雷達假設檢驗檢測 233
6．1．1 奈曼-皮爾遜檢測準則 234
6．1．2 似然比檢驗 235
6．2 相干系統(tǒng)中的閾值檢測 241
6．2．1 相干接收機的高斯情況 242
6．2．2 未知參數(shù)和閾值檢測 244
6．2．3 線性檢測算子和平方律檢測
算子 249
6．2．4 其他未知參數(shù) 249
6．3 雷達信號的閾值檢測 251
6．3．1 相干、非相干和二元積累 252
6．3．2 非起伏目標 253
6．3．3 Albersheim方程 256
6．3．4 起伏目標 259
6．3．5 Shnidman方程 262
6．4 二元積累 263
6．5 恒虛警概率檢測 266
6．5．1 未知干擾對虛警概率的影響 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的改進方法 278
6．5．6 有序統(tǒng)計CFAR 282
6．5．7 有關CFAR的其他問題 284
6．6 虛警概率的系統(tǒng)級控制 290
參考文獻 290
習題 292
第7章 測量與跟蹤 295
7．1 估計量 296
7．1．1 估計量的性質(zhì) 296
7．1．2 克拉美羅下界 298
7．1．3 CRLB和信噪比 299
7．1．4 最大似然估計量 300
7．2 距離、多普勒、角度估計量 301
7．2．1 距離估計量 301
7．2．2 多普勒信號估計 311
7．2．3 角度估計 317
7．3 跟蹤導論 329
7．3．1 序貫最小二乘估計 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 345
習題 346
第8章 合成孔徑成像技術 350
8．1 合成孔徑雷達基礎 353
8．1．1 雷達橫向分辨率 353
8．1．2 合成孔徑的觀點 354
8．1．3 多普勒的觀點 360
8．1．4 SAR的場景覆蓋和采樣 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的極坐標格式成像
算法 384
8．6 干涉SAR技術 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運動補償和自聚焦 393
8．7．2 自聚焦 396
8．7．3 相干斑抑制 401
參考文獻 402
習題 404
第9章 波束形成和空-時二維自適應
處理導論 407
9．1 空域濾波 407
9．1．1 常規(guī)波束形成 407
9．1．2 自適應波束形成 410
9．1．3 預處理后的自適應波束形成 414
9．2 空-時信號環(huán)境 416
9．3 空-時信號建模 418
9．4 空-時信號處理 422
9．4．1 最優(yōu)匹配濾波 422
9．4．2 STAP性能測度 422
9．4．3 STAP與偏移相位中心天線處理
之間的關系 426
9．4．4 自適應匹配濾波 428
9．5 降維STAP 430
9．6 高級STAP算法和分析 431
9．7 STAP限制 433
參考文獻 434
習題 435
附錄A 有關概率論和隨機過程的課題 437
附錄B 有關數(shù)字信號處理的幾個課題 459