机载雷达系统与信息处理

机载雷达系统与信息处理
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作者:
2021-08
版次: 1
ISBN: 9787121417467
定价: 79.00
装帧: 其他
开本: 其他
纸张: 胶版纸
页数: 360页
  • 机载雷达是指装在飞机上的各种雷达的总称,主要用于控制和制导武器,实施空中警戒、侦察,保障准确航行和飞行安全。本书共9章,具体内容包括机载雷达概述和应用、雷达信号基本理论、雷达杂波特性及计算、脉冲多普勒雷达原理及处理、机载雷达目标检测、机载雷达数据处理、机载雷达阵列处理、机载雷达高分辨成像、机载雷达新技术及发展趋势。全书内容严谨,系统性强,可帮助从事机载雷达相关工作的技术人员掌握机载雷达主要体制和工作方式、信号处理中涉及的基本原理和信号检测方法,熟悉机载雷达目标探测时的处理流程和模式,理解工作环境与机载雷达探测性能的关系。本书可作为高等院校电子信息类专业的教材使用,也可作为从事雷达、机载雷达维修和使用等相关技术人员的参考书。 陈小龙,山东烟台人,长期从事雷达原理及弱小目标检测等方面的教学与科研工作。主讲机载雷达技术、雷达信号理论、现代雷达原理(英文)等课程。发表论文90余篇,授权发明专利20余项。主编教材2部,国家科技出版基金资助专著1部。获省部级奖励4项。中国科协青托、中国电子学会优秀科技工作者。《雷达学报》《太赫兹科学与电子信息学报》编委。 目 录 

    第1章 机载雷达概述和应用 1 

    1.1 机载雷达基本概念和原理 1 

    1.1.1 无线电探测 1 

    1.1.2 确定目标位置 3 

    1.1.3 确定目标速度 6 

    1.1.4 高分辨处理 7 

    1.2 机载雷达的工作体制 9 

    1.2.1 脉冲雷达 9 

    1.2.2 脉冲多普勒雷达 14 

    1.2.3 电扫阵列雷达 18 

    1.3 机载雷达的性能参数 20 

    1.3.1 雷达的工作频率 20 

    1.3.2 雷达的主要战术指标 23 

    1.3.3 雷达的主要技术指标 26 

    1.4 机载雷达的发展与应用 29 

    1.4.1 雷达的分类 29 

    1.4.2 雷达的“四大威胁” 30 

    1.4.3 机载雷达的发展 33 

    1.4.4 机载雷达的应用 41 

    小结 58 

    思考题 59 

    参考文献 60 

    第2章 雷达信号基本理论 61 

    2.1 引言 61 

    2.2 匹配滤波 61 

    2.2.1 带通信号的复表示 61 

    2.2.2 匹配滤波器的基本概念 62 

    2.2.3 简单脉冲的匹配滤波 64 

    2.2.4 窄带信号的匹配滤波 65 

    2.3 模糊函数 66 

    2.3.1 模糊函数的定义 66 

    2.3.2 模糊函数的基本特性 67 

    2.3.3 模糊函数的物理意义 68 

    2.3.4 距离模糊函数和多普勒频移模糊函数 69 

    2.3.5 模糊函数与雷达的分辨率 69 

    2.4 常用雷达信号及其模糊函数 71 

    2.4.1 单频矩形脉冲 71 

    2.4.2 相参脉冲串 73 

    2.4.3 线性调频脉冲 78 

    2.4.4 相位编码脉冲 82 

    2.5 脉冲压缩的数字实现 89 

    2.5.1 数字波形的产生 89 

    2.5.2 数字脉冲压缩 89 

    小结 91 

    思考题 91 

    参考文献 92 

    第3章 雷达杂波特性及计算 93 

    3.1 雷达杂波 93 

    3.1.1 杂波的定义和分类 93 

    3.1.2 杂波的特点 93 

    3.1.3 杂波对雷达系统设计的影响 94 

    3.2 杂波散射系数 94 

    3.3 典型面杂波及其特点 96 

    3.3.1 地杂波 96 

    3.3.2 海杂波 98 

    3.4 典型体杂波及特点 111 

    3.4.1 体杂波形成机理 111 

    3.4.2 体杂波的特点 112 

    3.4.3 体杂波散射特性 112 

    3.5 面杂波和体杂波散射强度计算 112 

    3.5.1 机载雷达面杂波散射强度计算 112 

    3.5.2 机载雷达体杂波散射强度计算 113 

    小结 114 

    思考题 114 

    参考文献 114 

    第4章 脉冲多普勒雷达原理及处理 116 

    4.1 基本概念 116 

    4.1.1 多普勒效应 117 

    4.1.2 雷达如何测速 118 

    4.1.3 信号时域和频域 119 

    4.2 脉冲多普勒雷达回波谱 122 

    4.2.1 脉冲多普勒雷达的适用范围及特点 122 

    4.2.2 脉冲多普勒雷达的多普勒频移 124 

    4.2.3 脉冲多普勒雷达回波谱组成 125 

    4.2.4 回波谱与目标速度的关系 129 

    4.3 测距和测速模糊 131 

    4.3.1 测距模糊 131 

    4.3.2 测速模糊 138 

    4.4 脉冲多普勒雷达PRF的选择 139 

    4.4.1 机载雷达的主要任务 139 

    4.4.2 低PRF模式 140 

    4.4.3 中PRF模式 140 

    4.4.4 高PRF模式 141 

    4.4.5 三种工作模式比较 142 

    4.5 动目标显示 144 

    4.5.1 动目标显示原理 144 

    4.5.2 动目标显示滤波器 146 

    4.5.3 自适应MTI 149 

    4.6 动目标检测 150 

    4.6.1 动目标检测原理 150 

    4.6.2 多普勒滤波器组 151 

    4.6.3 零径向速度目标的检测 152 

    4.6.4 动目标检测系统框图 153 

    4.7 典型机载多普勒脉冲雷达信号处理 154 

    4.7.1 信号处理流程1(低PRF模式) 154 

    4.7.2 信号处理流程2(中PRF模式) 157 

    4.7.3 信号处理流程3(高PRF模式) 159 

    小结 162 

    思考题 162 

    参考文献 163 

    第5章 机载雷达目标检测 164 

    5.1 雷达信号检测过程 164 

    5.1.1 概述 164 

    5.1.2 雷达方程 165 

    5.1.3 雷达探测距离的影响因素 167 

    5.1.4 小可检测信号 169 

    5.1.5 机载雷达信号检测过程 171 

    5.1.6 信号积累对探测距离的影响 172 

    5.2 时域杂波图检测技术 177 

    5.3 恒虚警检测 182 

    5.3.1 概述 182 

    5.3.2 均值类CFAR检测 182 

    5.3.3 非参量CFAR检测 187 

    5.3.4 自适应CFAR检测 193 

    小结 196 

    思考题 198 

    参考文献 198 

    第6章 机载雷达数据处理 199 

    6.1 雷达数据处理概述 199 

    6.1.1 雷达数据处理的历史与现状 199 

    6.1.2 雷达数据处理的目的和意义 200 

    6.1.3 雷达数据处理的基本概念 201 

    6.1.4 系统模型 209 

    6.2 量测数据预处理技术 212 

    6.2.1 坐标变换 212 

    6.2.2 野值剔除技术 214 

    6.2.3 数据压缩技术 215 

    6.3 目标跟踪中的航迹起始 218 

    6.3.1 航迹起始波门的形状和尺寸 218 

    6.3.2 航迹起始算法 221 

    6.4 目标跟踪方法(卡尔曼滤波器) 222 

    6.4.1 系统模型 222 

    6.4.2 滤波模型 223 

    6.4.3 卡尔曼滤波器的初始化 226 

    6.4.4 卡尔曼滤波算法应用举例 228 

    6.4.5 卡尔曼滤波器应用中应注意的问题 229 

    6.5 机载雷达常用跟踪模式 230 

    6.5.1 单目标跟踪 231 

    6.5.2 多目标跟踪 233 

    6.6 信息融合技术 240 

    小结 242 

    思考题 243 

    参考文献 243 

    第7章 机载雷达阵列处理 244 

    7.1 引言 244 

    7.2 相控阵的基本原理 244 

    7.3 相控阵的分类和特点 249 

    7.3.1 相控阵的分类 249 

    7.3.2 相控阵的特点 252 

    7.3.3 机载有源相控阵雷达应用举例 255 

    7.4 数字阵列雷达技术 260 

    7.4.1 数字阵列雷达的基本概念 260 

    7.4.2 数字阵列雷达的分类 263 

    7.5 数字波束形成技术 265 

    7.5.1 常规数字波束形成 265 

    7.5.2 自适应数字波束形成 268 

    7.6 空时自适应处理技术 271 

    7.6.1 空时自适应基本原理 271 

    7.6.2 空时自适应处理性能度量 275 

    7.6.3 采样支持和SMI 281 

    7.6.4 降维STAP 282 

    小结 284 

    思考题 284 

    参考文献 284 

    第8章 机载雷达高分辨成像 286 

    8.1 雷达成像及其发展概况 286 

    8.2 雷达成像的基本原理 289 

    8.2.1 逆合成孔径技术 289 

    8.2.2 合成孔径技术 291 

    8.3 SAR成像 293 

    8.3.1 SAR原理 293 

    8.3.2 SAR的横向分辨率 299 

    8.3.3 RAR和SAR的比较 302 

    8.3.4 SAR的成像模式 303 

    8.4 ISAR成像 306 

    8.4.1 ISAR基本原理 307 

    8.4.2 ISAR成像关键技术 313 

    8.4.3 ISAR成像技术的优缺点 320 

    小结 321 

    思考题 322 

    参考文献 322 

    第9章 机载雷达新技术及发展趋势 323 

    9.1 雷达目标检测新技术 323 

    9.1.1 雷达目标检测技术面临的主要难点 323 

    9.1.2 雷达目标检测技术分类综述 325 

    9.1.3 雷达目标检测新技术 332 

    9.1.4 雷达目标检测发展趋势 335 

    9.2 机载雷达系统发展趋势 337 

    9.2.1 机载雷达发展历程 337 

    9.2.2 机载对海探测雷达发展需求 341 

    9.2.3 机载雷达技术发展 343 

    9.2.4 机载对海探测雷达装备形态预测 346 

    小结 347 

    思考题 348 

    参考文献 348
  • 内容简介:
    机载雷达是指装在飞机上的各种雷达的总称,主要用于控制和制导武器,实施空中警戒、侦察,保障准确航行和飞行安全。本书共9章,具体内容包括机载雷达概述和应用、雷达信号基本理论、雷达杂波特性及计算、脉冲多普勒雷达原理及处理、机载雷达目标检测、机载雷达数据处理、机载雷达阵列处理、机载雷达高分辨成像、机载雷达新技术及发展趋势。全书内容严谨,系统性强,可帮助从事机载雷达相关工作的技术人员掌握机载雷达主要体制和工作方式、信号处理中涉及的基本原理和信号检测方法,熟悉机载雷达目标探测时的处理流程和模式,理解工作环境与机载雷达探测性能的关系。本书可作为高等院校电子信息类专业的教材使用,也可作为从事雷达、机载雷达维修和使用等相关技术人员的参考书。
  • 作者简介:
    陈小龙,山东烟台人,长期从事雷达原理及弱小目标检测等方面的教学与科研工作。主讲机载雷达技术、雷达信号理论、现代雷达原理(英文)等课程。发表论文90余篇,授权发明专利20余项。主编教材2部,国家科技出版基金资助专著1部。获省部级奖励4项。中国科协青托、中国电子学会优秀科技工作者。《雷达学报》《太赫兹科学与电子信息学报》编委。
  • 目录:
    目 录 

    第1章 机载雷达概述和应用 1 

    1.1 机载雷达基本概念和原理 1 

    1.1.1 无线电探测 1 

    1.1.2 确定目标位置 3 

    1.1.3 确定目标速度 6 

    1.1.4 高分辨处理 7 

    1.2 机载雷达的工作体制 9 

    1.2.1 脉冲雷达 9 

    1.2.2 脉冲多普勒雷达 14 

    1.2.3 电扫阵列雷达 18 

    1.3 机载雷达的性能参数 20 

    1.3.1 雷达的工作频率 20 

    1.3.2 雷达的主要战术指标 23 

    1.3.3 雷达的主要技术指标 26 

    1.4 机载雷达的发展与应用 29 

    1.4.1 雷达的分类 29 

    1.4.2 雷达的“四大威胁” 30 

    1.4.3 机载雷达的发展 33 

    1.4.4 机载雷达的应用 41 

    小结 58 

    思考题 59 

    参考文献 60 

    第2章 雷达信号基本理论 61 

    2.1 引言 61 

    2.2 匹配滤波 61 

    2.2.1 带通信号的复表示 61 

    2.2.2 匹配滤波器的基本概念 62 

    2.2.3 简单脉冲的匹配滤波 64 

    2.2.4 窄带信号的匹配滤波 65 

    2.3 模糊函数 66 

    2.3.1 模糊函数的定义 66 

    2.3.2 模糊函数的基本特性 67 

    2.3.3 模糊函数的物理意义 68 

    2.3.4 距离模糊函数和多普勒频移模糊函数 69 

    2.3.5 模糊函数与雷达的分辨率 69 

    2.4 常用雷达信号及其模糊函数 71 

    2.4.1 单频矩形脉冲 71 

    2.4.2 相参脉冲串 73 

    2.4.3 线性调频脉冲 78 

    2.4.4 相位编码脉冲 82 

    2.5 脉冲压缩的数字实现 89 

    2.5.1 数字波形的产生 89 

    2.5.2 数字脉冲压缩 89 

    小结 91 

    思考题 91 

    参考文献 92 

    第3章 雷达杂波特性及计算 93 

    3.1 雷达杂波 93 

    3.1.1 杂波的定义和分类 93 

    3.1.2 杂波的特点 93 

    3.1.3 杂波对雷达系统设计的影响 94 

    3.2 杂波散射系数 94 

    3.3 典型面杂波及其特点 96 

    3.3.1 地杂波 96 

    3.3.2 海杂波 98 

    3.4 典型体杂波及特点 111 

    3.4.1 体杂波形成机理 111 

    3.4.2 体杂波的特点 112 

    3.4.3 体杂波散射特性 112 

    3.5 面杂波和体杂波散射强度计算 112 

    3.5.1 机载雷达面杂波散射强度计算 112 

    3.5.2 机载雷达体杂波散射强度计算 113 

    小结 114 

    思考题 114 

    参考文献 114 

    第4章 脉冲多普勒雷达原理及处理 116 

    4.1 基本概念 116 

    4.1.1 多普勒效应 117 

    4.1.2 雷达如何测速 118 

    4.1.3 信号时域和频域 119 

    4.2 脉冲多普勒雷达回波谱 122 

    4.2.1 脉冲多普勒雷达的适用范围及特点 122 

    4.2.2 脉冲多普勒雷达的多普勒频移 124 

    4.2.3 脉冲多普勒雷达回波谱组成 125 

    4.2.4 回波谱与目标速度的关系 129 

    4.3 测距和测速模糊 131 

    4.3.1 测距模糊 131 

    4.3.2 测速模糊 138 

    4.4 脉冲多普勒雷达PRF的选择 139 

    4.4.1 机载雷达的主要任务 139 

    4.4.2 低PRF模式 140 

    4.4.3 中PRF模式 140 

    4.4.4 高PRF模式 141 

    4.4.5 三种工作模式比较 142 

    4.5 动目标显示 144 

    4.5.1 动目标显示原理 144 

    4.5.2 动目标显示滤波器 146 

    4.5.3 自适应MTI 149 

    4.6 动目标检测 150 

    4.6.1 动目标检测原理 150 

    4.6.2 多普勒滤波器组 151 

    4.6.3 零径向速度目标的检测 152 

    4.6.4 动目标检测系统框图 153 

    4.7 典型机载多普勒脉冲雷达信号处理 154 

    4.7.1 信号处理流程1(低PRF模式) 154 

    4.7.2 信号处理流程2(中PRF模式) 157 

    4.7.3 信号处理流程3(高PRF模式) 159 

    小结 162 

    思考题 162 

    参考文献 163 

    第5章 机载雷达目标检测 164 

    5.1 雷达信号检测过程 164 

    5.1.1 概述 164 

    5.1.2 雷达方程 165 

    5.1.3 雷达探测距离的影响因素 167 

    5.1.4 小可检测信号 169 

    5.1.5 机载雷达信号检测过程 171 

    5.1.6 信号积累对探测距离的影响 172 

    5.2 时域杂波图检测技术 177 

    5.3 恒虚警检测 182 

    5.3.1 概述 182 

    5.3.2 均值类CFAR检测 182 

    5.3.3 非参量CFAR检测 187 

    5.3.4 自适应CFAR检测 193 

    小结 196 

    思考题 198 

    参考文献 198 

    第6章 机载雷达数据处理 199 

    6.1 雷达数据处理概述 199 

    6.1.1 雷达数据处理的历史与现状 199 

    6.1.2 雷达数据处理的目的和意义 200 

    6.1.3 雷达数据处理的基本概念 201 

    6.1.4 系统模型 209 

    6.2 量测数据预处理技术 212 

    6.2.1 坐标变换 212 

    6.2.2 野值剔除技术 214 

    6.2.3 数据压缩技术 215 

    6.3 目标跟踪中的航迹起始 218 

    6.3.1 航迹起始波门的形状和尺寸 218 

    6.3.2 航迹起始算法 221 

    6.4 目标跟踪方法(卡尔曼滤波器) 222 

    6.4.1 系统模型 222 

    6.4.2 滤波模型 223 

    6.4.3 卡尔曼滤波器的初始化 226 

    6.4.4 卡尔曼滤波算法应用举例 228 

    6.4.5 卡尔曼滤波器应用中应注意的问题 229 

    6.5 机载雷达常用跟踪模式 230 

    6.5.1 单目标跟踪 231 

    6.5.2 多目标跟踪 233 

    6.6 信息融合技术 240 

    小结 242 

    思考题 243 

    参考文献 243 

    第7章 机载雷达阵列处理 244 

    7.1 引言 244 

    7.2 相控阵的基本原理 244 

    7.3 相控阵的分类和特点 249 

    7.3.1 相控阵的分类 249 

    7.3.2 相控阵的特点 252 

    7.3.3 机载有源相控阵雷达应用举例 255 

    7.4 数字阵列雷达技术 260 

    7.4.1 数字阵列雷达的基本概念 260 

    7.4.2 数字阵列雷达的分类 263 

    7.5 数字波束形成技术 265 

    7.5.1 常规数字波束形成 265 

    7.5.2 自适应数字波束形成 268 

    7.6 空时自适应处理技术 271 

    7.6.1 空时自适应基本原理 271 

    7.6.2 空时自适应处理性能度量 275 

    7.6.3 采样支持和SMI 281 

    7.6.4 降维STAP 282 

    小结 284 

    思考题 284 

    参考文献 284 

    第8章 机载雷达高分辨成像 286 

    8.1 雷达成像及其发展概况 286 

    8.2 雷达成像的基本原理 289 

    8.2.1 逆合成孔径技术 289 

    8.2.2 合成孔径技术 291 

    8.3 SAR成像 293 

    8.3.1 SAR原理 293 

    8.3.2 SAR的横向分辨率 299 

    8.3.3 RAR和SAR的比较 302 

    8.3.4 SAR的成像模式 303 

    8.4 ISAR成像 306 

    8.4.1 ISAR基本原理 307 

    8.4.2 ISAR成像关键技术 313 

    8.4.3 ISAR成像技术的优缺点 320 

    小结 321 

    思考题 322 

    参考文献 322 

    第9章 机载雷达新技术及发展趋势 323 

    9.1 雷达目标检测新技术 323 

    9.1.1 雷达目标检测技术面临的主要难点 323 

    9.1.2 雷达目标检测技术分类综述 325 

    9.1.3 雷达目标检测新技术 332 

    9.1.4 雷达目标检测发展趋势 335 

    9.2 机载雷达系统发展趋势 337 

    9.2.1 机载雷达发展历程 337 

    9.2.2 机载对海探测雷达发展需求 341 

    9.2.3 机载雷达技术发展 343 

    9.2.4 机载对海探测雷达装备形态预测 346 

    小结 347 

    思考题 348 

    参考文献 348
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