关于MTI和MTD的相关知识一直都有一些疑惑，不是很清楚它俩具体是干什么的，就想着找个机会写一篇相关的文章来学习一下，这一拖拖了半年了，凑着周末了好好学习一下。回炉重造加深一下对基础知识的理解。另外有一本书极力推荐给大家，那就是陈伯孝老师的《现代雷达系统分析与设计》，这本书非常有必要大家好好研读一下。

一、性能参数

 

　　雷达通常使用MTI/MTD来进行杂波抑制，采用改善因子、杂波衰减、杂波中可见度来描述其性能。

 

　　1.1 杂波衰减和对消比

　　杂波衰减（CA）定义为杂波抑制滤波器输入杂波功率Ci和输出杂波功率Co的比值。

  有时也可以用对消比（CR）来表示。对消比定义为：对消后的剩余杂波电压与杂波未经过对消的电压比值。杂波衰减和对消比之间的关系为：

　　1.2 改善因子

　　改善因子顾名思义它的定义是杂波抑制滤波器输出端的信杂比（SCR）与输入端的信杂比的比值。

 　　上式中G可以理解为雷达的功率增益。

　　1.3 杂波中的可见度

　　杂波中的可见度(SCV)是衡量雷达在杂波背景中对目标回波的检测能力的度量。假如杂波中可见度为20dB，表示在杂波比目标回波强100倍的条件下，雷达可以检测出杂波的运动目标。如果杂波再大的话就没办法检测到目标。雷达的杂波中可见度越大，雷达检测目标的能力就越强。

 图1 杂波可见度示意图

　　杂波中的可见度定义为：雷达输出端的功率信杂比等于可见度系数Vo时雷达输入端的信杂比。用分贝表示时，杂波中的可见度比改善因子小一个可见度系数Vo。

　　实际中的可见度系数Vo也就是检测前要求的信杂比。在工程实践中可见度比改善因子一般低6dB。也就是Vo=6dB。

二、动目标显示（MTI）

　　MTI是指利用杂波抑制滤波器来抑制各种杂波，提高雷达信号的信杂比，从而利于运动目标检测的技术。

　　由于雷达通常探测的是动目标，例如飞机、汽车等，但动目标周围往往围绕着静止的目标如房屋、栅栏、山脉等。雷达发射信号后，不仅收到动目标回波还会收到静止目标的回波。若不对静止目标进行处理，则很难将其区分开。MTI利用多普勒信息对静止杂波信息进行抑制。

图2 雷达探测目标示意图

　　对于运动速度为Vr的目标相邻两次回波的相位差为ψ=2Π（2R/λ）=4ΠVrT/λ=2ΠfdT（电磁波在空间中传播一个λ的距离，就会旋转2Π。2R/λ是计算其有多少个λ）。

　　静止目标的回波相位前后两次没有任何变化，基于此可以将前后两次回波信号进行相减就可以消除静止目标的回波，保留运动目标的回波。这就是实现MTI滤波器常用的单延迟线对消滤波器。

 图3 单延迟线对消滤波器

　　频域的理解：通常杂波谱集中在直流和雷达脉冲重复频率fr的整数倍处。从图中可以看出杂波的幅度较高。

 图4   当杂波和目标同时存在时雷达回波的典型功率谱密度

　　单延迟线对消器的频谱图可以发现在直流和fr的整数倍处，具有较深的阻碍。因此可以有效抑制杂波。

图5 MTI滤波器频率响应 

 图6 MTI滤波器的输出

 　　抑制静止和低速杂波，保留动目标回波。地物杂波相对雷达是静止的，而运动目标相对雷达是运动的。因此地物杂波的相位基本没有改变。所以相邻回波相减的方式可以滤除地物杂波而保存运动目标信号。

三、动目标检测（MTD）

　　MTD是一种利用多普勒滤波器组来抑制各种杂波，来提高雷达在杂波背景下检测运动目标的能力的技术。如果说MTI滤波器告诉了我们一个目标是否是运动目标，那么MTD则是告诉我们这个动目标的多普勒频率是多少。

　　MTD是如何得到多普勒频率的呢？答案就是多普勒滤波器组。

　　3.1 回波矩阵

　　在学习多普勒滤波器组之前先学习一下什么是回波矩阵。如图所示，每一个脉冲对应每一行，每一个脉冲的距离门对应每一列。假设加假设运动目标速度为v，那么对应的多普勒频率fd=2v/λ。另外假设第一个脉冲的第i个距离门检测到目标回波，假设它的回波相位为0，那么第二个脉冲在第i个距离门检测到的回波相位就变成了2ΠfdT，依此类推，则第m个脉冲检测到的回波相位变成了2ΠfdT(m-1)。利用很多个脉冲回波，我们就可以得到回波的多普勒频率。

 图7  雷达信号回波矩阵和相应的频率

　　概括如下，经过MTI滤波器后回波矩阵每一列数据中包含了回波信号的相位信息，我们可以利用相位信息测出信号的多普勒频率。那么现在就是如何通过这个曲线来求解多普勒频率。

　　3.2 求解多普勒频率

　　方法一：多普勒滤波器组

　　图中的每个滤波器对应一个多普勒频率，n个滤波器构成一个多普勒滤波器组，这个滤波器组覆盖了整体的多普勒范围。每个滤波器只允许特定范围的频率通过。如图中所示，假设信号频率在红色箭头所指位置时，经过第一个滤波器后，它的幅度会被抑制的很小。只有经过和信号频率一致的滤波器时，信号才能顺利通过。因此可以让回波矩阵的每一列数据通过多普勒滤波器组就可以检测出相对应的多普勒频率。

 图8 多普勒滤波器组检测多普勒频率

　　方法二：直接进行傅里叶变换得到

　　总结来看MTD检测多普勒频率的方法：1、多普勒滤波器组；2、傅里叶变换。

四、总结

　　本文简单介绍了关于MTI和MTD的相关内容，对二者能有一个大概的了解。但其实MTI和MTD中还包含了很多的知识。就比如MTI中对消器的相关知识以及盲速和如何解盲速的相关问题。这些后面再进行进一步学习。那今天就先到着，咱们下一篇有缘再见。

五、参考内容

　　1、现代雷达系统分析与设计

　　2、B站up主jwyoli的MTI和MTD相关视频