(八)MIT公开课雷达系统导论之杂波抑制

0 写在前面

人字有两笔，一撇写前半生，一捺写后半生，前半生写执着，后半生写释怀；人生，不念过往，不畏将来。

运动目标显示（Moving Target Indicator ，MTI）和脉冲多普勒（Pulsed Doppler，PD）处理使用多普勒来抑制杂波并增强对运动目标的检测；较小的目标需要更多的杂波抑制。

海军防空场景：

1 内容介绍

MTI显示：将目标从杂波中分离；利用短波形（二脉冲或三脉冲）；无目标速度估计。

PD技术：除了消除杂波外，还可以将目标分离到不同的速度范围；提供目标速度的有效估计；使用长波形（许多脉冲，数十到数千个脉冲）。

多普勒频率： $f_{d} = 2 V / λ$ f_d=2V/\lambda，S波段 $f_{c} = 2800 M H z$ f_c = 2800MHz， $V = 40 m / s$ V = 40m/s， $f_{d} = 1 k H z$ f_d=1kHz。

杂波谱例子：杂波来自与目标相同的距离/角度单元；杂波RCS可能比感兴趣的目标大得多（>50 dB）；特性随地形（陆地/海洋）、天气等而变化。

MTI和PD波形：

数据收集：

2 MTI技术

MIT处理：陷口多普勒频谱(Notch out Doppler spectrum)被杂波占据，在其他地方提供宽的多普勒通道；盲目速度出现在脉冲重复频率的倍数。

两脉冲对消：

固定杂波回波：如果从前一个脉冲中减去当前脉冲，则固定杂波回波将被抵消，不会被检测到；
运动目标：由于多普勒频移，运动目标的振幅从一个脉冲到下一个脉冲会发生变化。如果从另一个脉冲中减去一个脉冲，结果将是未消除的残差。

MTI改善因子：在MTI处理后多普勒处的输出信杂比与输入信杂比之比。 I(f_d)=\frac{(signal/clutter)_{out}}{(signal/clutter)_{in}}|_{f_d}\tag{1}

MTI Improvement Factor Examples：三脉冲消除器提供更宽的杂波陷波和更大的杂波衰减。

交错重频以提高盲速：交错或改变脉冲之间的时间将提高盲速；尽管交错的重频消除了在恒定重频下可能获得的盲速，但会有一个新的更高的盲速。

3 PD技术

数据收集：

多普勒处理：在相干积累周期（CPI）内所有脉冲进行相干积累；杂波抑制；将目标分解为不同的速度段，并允许精细目标径向速度估计。

运动目标检测(Moving Target Detector ,MTD):对具有细粒度杂波图的8个或更多脉冲的组进行脉冲多普勒滤波；使用多普勒滤波器组和2个PRF在地面杂波和/或降雨中检测飞机；鸟类和地面交通在后处理中被抑制，使用多普勒速度和第二个细粒度杂波图。

ASR-9 8-Pulse Filter Bank：

MTD Performance in Rain：

多普勒模糊：脉冲多普勒波形采样目标，采样率=PRF；采样导致PRF倍数的混叠；多普勒频率为PRF整数倍的两个目标无法区分；无模糊速度：V = \lambda f_r /2 。

距离模糊：当一个脉冲的回波在下一个脉冲之前没有全部接收到时，会出现距离模糊；强大的近距离目标（杂波）可以掩盖微弱的目标。无模糊距离：R = cT_r/2。

无模糊距离和多普勒速度：

时间灵敏度控制(Sensitivity Time Control ,STC):有意降低近距离雷达的灵敏度；两个“目标”回波具有相同的信噪比；R^{-4}对雷达回波的衰减将导致恒定的信噪比，作为恒定横截面目标的距离函数；出现距离模糊，不能使用STC；超出雷达模糊范围的目标将被衰减，因为它们会折叠到近距离。

MTI和脉冲多普勒雷达的分类：

解速度模糊(Velocity Ambiguity Resolution):将停留时间拆分为不同PRF下的多个CPI，扫描到扫描，甚至脉冲到脉冲的变化也是可能的；移动盲速度以确保检测到所有非零速度目标；真正的目标速度是CPI之间出现最佳相关性的地方；选择PRF，使最小公倍数出现在所需的最大无模糊速度之上。