發表於2024-09-11
雷達信號處理方麵的經典著作
本書作者為國際著名雷達信號處理專傢。該書介紹瞭雷達係統與信號處理的基本理論和方法,包括雷達係統與信號處理概述、雷達信號模型、脈衝雷達數據采集、雷達波形、多普勒處理、檢測基礎原理、測量與跟蹤、閤成孔徑雷達成像技術及乾涉閤成孔徑雷達、波束形成和空-時處理的介紹。書中包含瞭大量反映雷達信號處理*新研究成果和當前研究熱點的補充內容,提供瞭大量有助於讀者深入探究的示例。該書對基礎理論和方法進行瞭詳盡介紹與深入嚴謹的論述。
Mark A. Richards博士為佐治亞理工學院電氣與計算機工程學院首席研發工程師和兼職教授,因對雷達信號處理教育的貢獻入選IEEE會士,緻力於數字信號處理和雷達信號處理領域的學術研究、繼續教育教學和課程開發。
第1章 雷達係統與信號處理概述 1
1.1 雷達的曆史和應用 1
1.2 雷達的基本功能 2
1.3 脈衝體製雷達的基本組成 4
1.3.1 發射機和波形産生器 5
1.3.2 天綫 7
1.3.3 接收機 11
1.4 雷達信號處理的共同主綫 14
1.4.1 信乾比與積纍 15
1.4.2 分辨率 16
1.4.3 數據積纍與相位曆程建模 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 現象學 22
1.5.3 信號調節和乾擾抑製 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 雷達係統和組成 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 雷達截麵積 42
2.2.4 氣象目標的雷達截麵積 43
2.2.5 雷達截麵積的統計描述 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 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 雷達截麵積的混閤模型 63
2.4 噪聲模型和信噪比 64
2.5 乾擾 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-跳近似和相位曆程 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 相乾散射 74
2.7.2 隨角度的變化 75
2.7.3 隨距離的變化 77
2.7.4 非相乾積纍 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 脈衝雷達數據采集 87
3.1 脈衝雷達數據的獲取與存儲
結構 87
3.1.1 單脈衝:快時間 87
3.1.2 多脈衝: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:數據立方 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 簡單脈衝匹配濾波器 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 122
4.4.1 模糊函數的定義和性質 122
4.4.2 簡單脈衝的模糊函數 124
4.5 脈衝串波形 126
4.5.1 脈衝串波形的匹配濾波器 126
4.5.2 逐個脈衝處理 127
4.5.3 距離模糊 129
4.5.4 脈衝串波形的多普勒響應 131
4.5.5 脈衝串波形的模糊函數 132
4.5.6 慢時間頻譜和模糊函數
的關係 135
4.6 調頻脈衝壓縮波形 136
4.6.1 綫性調頻脈衝壓縮波形 137
4.6.2 駐相原理 139
4.6.3 LFM波形的模糊函數 140
4.6.4 距離-多普勒耦閤 142
4.6.5 展寬處理 143
4.7 FM波形的距離旁瓣控製 147
4.7.1 匹配濾波器頻率響應整形 147
4.7.2 匹配濾波器脈衝響應整形 149
4.7.3 波形頻譜整形 149
4.8 步進頻率波形 151
4.9 步進綫性調頻波形 155
4.10 相位調製脈衝壓縮信號 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 運動平颱對多普勒譜的影響 171
5.2 運動目標指示 174
5.2.1 脈衝對消器 175
5.2.2 匹配濾波器的矢量錶示 177
5.2.3 雜波抑製的匹配濾波器 178
5.2.4 盲速和參差脈衝重復頻率 181
5.2.5 質量圖 186
5.2.6 MTI性能限製 190
5.3 脈衝多普勒處理 192
5.3.1 運動目標的離散時間傅裏葉
變換 193
5.3.2 DTFT采樣:離散傅裏葉
變換 196
5.3.3 噪聲的離散傅裏葉變換 197
5.3.4 脈衝多普勒處理增益 198
5.3.5 基於DFT的脈衝多普勒處理的
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 脈衝多普勒處理的現代譜
估計 204
5.3.8 相乾處理間隔間參差和
盲區圖 205
5.4 脈衝對處理 208
5.5 其他多普勒處理問題 213
5.5.1 MTI和脈衝多普勒級聯處理 213
5.5.2 暫態影響 213
5.5.3 脈衝重復頻率體製 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 運動平颱的MTI:自適應偏移
相位中心天綫處理 222
5.7.1 偏移相位中心天綫概念 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 相乾係統中的閾值檢測 241
6.2.1 相乾接收機的高斯情況 242
6.2.2 未知參數和閾值檢測 244
6.2.3 綫性檢測算子和平方律檢測
算子 249
6.2.4 其他未知參數 249
6.3 雷達信號的閾值檢測 251
6.3.1 相乾、非相乾和二元積纍 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 二元積纍 263
6.5 恒虛警概率檢測 266
6.5.1 未知乾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 有序統計CFAR 282
6.5.7 有關CFAR的其他問題 284
6.6 虛警概率的係統級控製 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 296
7.1.2 剋拉美羅下界 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 閤成孔徑成像技術 350
8.1 閤成孔徑雷達基礎 353
8.1.1 雷達橫嚮分辨率 353
8.1.2 閤成孔徑的觀點 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的數據特性 364
8.2.1 條帶式SAR的成像幾何 364
8.2.2 條帶式SAR的迴波數據特性 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的數據特性 380
8.5 聚束式SAR的極坐標格式成像
算法 384
8.6 乾涉SAR技術 386
8.6.1 地麵高程在SAR圖像中
的錶現 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 相乾斑抑製 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 常規波束形成 407
9.1.2 自適應波束形成 410
9.1.3 預處理後的自適應波束形成 414
9.2 空-時信號環境 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與偏移相位中心天綫處理
之間的關係 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限製 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 有關數字信號處理的幾個課題 459
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