浅谈脉冲多普勒雷达距离模糊和速度模糊.docx

浅谈脉冲多普勒雷达距离模糊和速度模糊摘要：雷达是利用目标对发射的电磁波的反射来获得目标信息的电子装备。早期雷达主要用于测量目标与雷达间的距离，脉冲多普勒雷达是随着多普勒测量技术的发展以及快速傅里叶变换的实时工作地实现而出现的，随着当前对目标的探测要求日益增高，对雷达的性能也有了更高的要求，但同时伴随着雷达技术的发展也带来了新的问题。关键词：脉冲多普勒；PRF；距离模糊；速度模糊引言脉冲多普勒雷达是多普勒测量雷达与脉冲雷达的结合，具备对目标的测距与测速能力。该雷达测距原理是利用发射波与回波之间的时间差对目标进行距离测量，是在时域中对目标距离进行检测。其测速原理是利用多普勒效应对目标的径向速度进行测量，是在频域里进行检测；当脉冲多普勒雷达对回波信号进行处理时，常常会遇到解速度模糊和距离模糊的问题,我就浅谈一下这两个问题。1、速度模糊：脉冲多普勒雷达技术被广泛用于机载预警、机载和地面火力控制、超视距和气象观察等方面，对脉冲多普勒雷达的研究越来越深入，最在我们只是利用雷达探测目标的距离，所以脉冲重复周期（PRF）很低，这是就不存在距离模糊，但是存在严重的多普勒模糊（速度模糊），为了解决速度模糊问题，科学家想了很多处理办法，但是常用的是提高脉冲重复周期,速度模糊是因为在低脉冲重复周期时，由于信号的采样频率较低达不能准确测量多普勒频率。脉冲重复频率不但决定脉冲多普勒雷达采用脉冲包络测距时的最大无模糊探测距离，而且还决定目标速度的测量模糊度。首先来讨论脉冲重复频率对探测速度的影响。脉冲重复频率对目标速度测量模糊度的影响如下图所示，由于谱线之间的间隔为PRF,当目标回波的多谱勒频率与其重合时会发生盲速，超过PRF/2时会发生频谱混叠距离解模糊的方法之一是发射高重频的调频脉冲串，然后利用收发信号的频差（既有运动引起的多普勒频率也有距离引起的频差）与已测得的多普勒频率一起解算目标距离。由上述分析可知：脉冲重复频率越高，无模糊测量目标的速度就越大。但它是以牺牲无模糊的探测距离为代价的。相反，脉冲重复频率越低，无模糊探测距离越远，它的无模糊探测目标速度能力越差。在实际上脉冲多普勒雷达设计中根据不同的用途选择不同的脉冲重复频率。现代雷达的发展，为了提高电子抗干扰能力，常采用交替变化的PRF工作模式。通常PRF可分为高重复频率、中重复频率和低重复频率。对三种重频来说，低脉冲重复频率雷达为脉冲重复频率较低的雷达，此类雷达在对探测目标过程中不会出现距离模糊，但是在对速度进行测量时，会出现较为严重的多普勒模糊，即低PRF时测距清晰，测距设备简单，信号处理简单，旁瓣杂波电平低，主瓣杂波抑制差，允许方位扫描角小，分辨地面、空中目标的能力差，测速模糊；中脉冲重复频率雷达对目标进行探测的过程中，将会出现距离模糊以及速度模糊，即中PRF时测距模糊，测距设备复杂,信号处理复杂，旁瓣杂波电平中，主瓣杂波抑制良，允许方位扫描角中，分辨地面、空中目标的能力良，测速模糊；当使用高脉冲重复频率对目标进行测量时，测量的结果不会产生速度模糊，但会产生较为严重的距离模糊，即高PRF时测距模糊，测距设备复杂，信号处理复杂，旁瓣杂波电平高，主瓣杂波抑制优，允许方位扫描角大，分辨地面、空中目标的能力优,测速清嘶；测距时采用低重复频率，测速时采用高重复频率，或者对同一个目标同时采用低重频、中重频和高重频来跟踪并测量。在脉冲多普勒雷达中常常会遇到解速度模糊和距离模糊的问题。当目标的回波延迟时间大于发射脉冲的重复周期时，采用高、中PRF的脉冲多普勒(PD)雷达会产生距离模糊。类似地，当因目标移动引起的多普勒频率大于发射脉冲的重复频率时，会产生速度模糊。同时,目标的回波因受到发射脉冲的遮挡，还会产生距离盲区和速度盲区。为了避免模糊并消除由盲区、遮挡而产生的目标丢失现象，一般采用多重PRF工作方式的雷达系统。限于篇幅原文中只是进行了些概念上的分析，更加详细的内容请参阅相关的参考文献：。参考文献：张友明汪学刚雷达系统电子工业出版社2006.1陈方林雷达系统分析国防工业出版社1985年丁鹭飞张平雷达系统西北电信工程学院出版社1984杨春红脉冲多普勒雷达信号处理的优化研究昆明理工大学20145CliveA,脉冲多普勒雷达：原理、技术与应用电子工业出版社2016.3李靖脉冲多普勒雷达信号处理/有源干扰的建模仿真西安电子科技大学2007韦伟脉冲多普勒雷达信号处理关键技术研究南京理工大学2004刘丙亚脉冲多普勒雷达解模糊算法设计与实现西安电子科技大学2015