内容简介
本书作者为著名雷达技术专家,全书讨论了雷达基本概念和技术原理,具体描述了雷达截面、极化、匹配滤波器和雷达模糊函数及雷达波传播的*新进展,并给出了PRN 码,多径和折射、高距离分辨率、杂波和MIT处理的有关内容。新版增加了更多习题,包含丰富的MATLAB程序代码可用于雷达系统的分析和设计,具有很高的实际应用价值。
目录
目 录
第一部分 雷达原理
第1章 定义和术语 2
1.1 雷达系统的分类和波段 2
1.2 脉冲和连续波(CW)雷达 6
1.3 距离 7
1.4 距离分辨率 9
1.5 多普勒频率 11
1.6 相干性 17
1.7 分贝的算法 18
习题 19
附录1-A 第1章MATLAB程序清单 20
第2章 基本脉冲和连续波(CW)雷达操作 22
2.1 雷达距离方程 22
2.2 低PRF雷达方程 26
2.3 高PRF雷达方程 28
2.4 监视雷达方程 30
2.5 带干扰的雷达方程 34
2.5.1 自屏蔽干扰器(SSJ) 35
2.5.2 烧穿距离 38
2.5.3 远距离干扰器(SOJ) 40
2.6 距离缩减因子 42
2.7 双基地雷达方程 42
2.8 雷达损耗 44
2.8.1 发射和接收损耗 44
2.8.2 天线方向图损耗和扫描损耗 44
2.8.3 大气损耗 45
2.8.4 折叠损耗 45
2.8.5 处理损耗 46
2.9 噪声系数 48
2.10 连续波雷达 51
2.10.1 连续波雷达方程 52
2.10.2 频率调制 53
2.10.3 线性调频(LFM)连续波雷达 57
2.10.4 多频连续波雷达 59
2.11 MATLAB函数“range_calc.m” 60
习题 61
附录2-A 第2章MATLAB程序清单 65
第二部分 雷达信号与信号处理
第3章 线性系统与复信号表示法 78
3.1 信号分类 78
3.2 傅里叶变换 79
3.3 系统分类 79
3.3.1 线性与非线性系统 80
3.3.2 时不变与时变系统 80
3.3.3 稳定与非稳定系统 80
3.3.4 因果与非因果系统 81
3.4 用傅里叶级数的信号表示法 81
3.5 卷积与相关积分 83
3.5.1 能量与功率谱密度 84
3.6 带通信号 87
3.6.1 解析信号(前置包络) 87
3.6.2 带通信号的前置包络与复包络 88
3.7 一些常规雷达信号的频谱 90
3.7.1 连续波信号 90
3.7.2 有限持续时间脉冲信号 91
3.7.3 周期脉冲信号 92
3.7.4 有限持续时间脉冲串信号 93
3.7.5 线性调频(LFM)信号 94
3.8 信号带宽与持续时间 98
3.8.1 有效带宽与持续时间计算 99
3.9 离散时间系统与信号 102
3.9.1 采样定理 102
3.9.2 Z变换 105
3.9.3 离散傅里叶变换 106
3.9.4 离散功率谱 106
3.9.5 加窗技术 108
3.9.6 抽取与插值 111
习题 112
附录3-A 第3章MATLAB程序清单 114
附录3-B 傅里叶变换对 118
附录3-C Z变换对 119
第4章 匹配滤波器雷达接收机 120
4.1 匹配滤波器信噪比 120
4.1.1 白噪声情况 122
4.1.2 副本 123
4.2 匹配滤波器输出通式 124
4.2.1 静止目标情况 124
4.2.2 运动目标情况 125
4.3 波形分辨率和模糊 127
4.3.1 距离分辨率 127
4.3.2 多普勒分辨率 129
4.3.3 复合距离与多普勒分辨率 130
4.4 距离与多普勒不定 131
4.4.1 距离不定 131
4.4.2 多普勒不定 133
4.4.3 距离-多普勒耦合 134
4.4.4 LFM信号的距离-多普勒耦合 137
4.5 目标参数估计 138
4.5.1 何为估计函数 138
4.5.2 幅度估计 139
4.5.3 相位估计 139
习题 140
第5章 模糊函数―模拟波形 142
5.1 引言 142
5.2 模糊函数的例子 143
5.2.1 单个脉冲模糊函数 143
5.2.2 LFM模糊函数 145
5.2.3 相干脉冲串模糊函数 149
5.2.4 LFM脉冲串的模糊函数 152
5.3 步进频率波形 155
5.4 非线性调频 157
5.4.1 静态相位的概念 157
5.4.2 频率调制波形的频谱赋形 161
5.5 模糊图等值线 162
5.6 LFM信号的距离-多普勒耦合的解释 163
习题 164
附录5-A 第5章MATLAB程序清单 165
第6章 模糊函数―离散编码波形 171
6.1 离散编码信号表示 171
6.2 脉冲串编码 172
6.3 相位编码 176
6.3.1 二进制相位
前言/序言
译 者 序
《雷达系统分析与设计(MATLAB 版)(第三版)》从系统分析与设计角度,对雷达信号处理领域的基础知识、前沿技术进行了全面、系统、深入的理论介绍与数学分析,并配备MATLAB 辅助学习软件程序代码,已成为同类教材或专著的标杆。
自第一版(2000 年)、第二版(2005 年)出版至今已11 年,雷达信号处理领域涌现出众多的新理论、新技术。本书在前两版的内容脉络基础上,深入探讨了目标检测、目标跟踪、STAP 处理、SAR 信号处理等相关领域的最新进展,对相关领域的研究人员具有非常高的指导价值。
本书分为5 个部分,共18 章。第一部分为“雷达原理”,简要介绍雷达基础概念。第二部分为“雷达信号与信号处理”,关注雷达波形、雷达信号处理。第三部分为“雷达系统的特殊考虑”,阐述雷达波传播理论、雷达杂波及脉冲多普勒技术。第四部分为“雷达检测”, 介绍单脉冲检测、目标起伏检测模型等。第五部分为“关于雷达的一些特殊主题”,重点阐述雷达RCS、相控阵天线、自适应信号处理、目标跟踪、SAR 信号处理等。
本书由中国电子科技集团公司智能感知技术重点实验室组织翻译,周万幸、胡明春、吴鸣亚、王建明、孙俊、陈玲、邓大松、蔡晓睿、韩长喜、倪迎红等参与了翻译,并得到了中国电子科技集团公司第十四研究所各部门领导及专家的大量支持和帮助,在此一并感谢。由于水平和经验有限,翻译错误与不妥之处在所难免,敬请读者批评指正,以便今后进一步完善,不胜感激!
中国电子科技集团公司智能感知技术重点实验室主任
前言
2000 年,Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB 一书的第一版出版了。这本书是我根据雷达系统分析和设计研究生课程的多年教学经验撰写的,内容涵盖了雷达信号处理中一些先进的论题。出书的主要目的是向学生们呈现一本适于阅读的综合性教材,为他们提供MATLAB 相关软件的亲身体验。这本书迅速成为了畅销书,促使了2005 年本书第二版的诞生。再版的新书在保持了原版的基本脉络的基础上,对内容进行了更新、拓展及重新组织,包含了本领域的最新进展,在行文顺序上也更加合乎逻辑。文字部分增加了新的论题,并对大量的MATLAB 代码进行了更新和改进,体现了MATLAB 最新版本的先进性。
Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB 第一版的问世填补了市面上关于综合性、自成体系的雷达系统分析与设计教材的空缺。它是辅助MATLAB 软件学习的首选书籍,除了从书本的字里行间中给出了理论上和数学上的讨论之外,本书还针对每一章结尾提出的问题配备了一本详细的解题手册。该书很快成为了此类专著的标准,后续出版的此类主题的图书大多参照了本书。但是,又没有哪一本书能够像本书的作者那样,做出如此清晰和明了的阐述。特别是本书所提供的每章结尾习题的解题手册及完整而全面的MATLAB 代码,使所有使用此书的人都可以不受任何限制就信手拈来。读者不仅可以再现本书中的任何一个图表,而且还可以输入自己的参数改变代码,生成特定的图表和输出,以满足自身独特的学术需要。
除了从事大学的MATLAB 授课之外,我还参加了众多工业课程的教学活动,举办过许多场雷达系统的专题讨论会。根据这些教学经验,我明显地感到,大家对于一本针对雷达系统设计和分析的方方面面的综合性教材或参考书的长期渴求。事实上,许多大学教授也已经将这本书列为了雷达系统课程的主要教材。因此,我编写此书的第三版的愿望就变为了现实,并将更多的内容汇集在这本书中。
在我看来,出版此书的第三版有如下原因:
(1)更加贴近如今相关领域的发展,内容反映了当前完美的技术成就;
(2)在新版中增加了作者从使用本书进行教学的老师及从事工程实践的工程师处获取的很多反馈信息;
(3)介绍了若干其他专著较少涉及的新的论题;
(4)在每一章的结尾新增了一些问题供读者解答;
(5)对文字进行了重新组织,更加方便不同层次的读者使用(本书可作为三级研究生课程或者是本科高年级课程加两级研究生课程的教材);
(6)充分利用了最新的MATLAB 版本所提供的新特点。
① 本书中文翻译版的一些字体、正斜体、图示、符号保留了英文原版的写作风格,特此说明。
本书提供的MATLAB 程序只是作为独立的学术工具设计的而没有其他用途。这里代码的编写方式是为了帮助读者更好地理解相关的理论。这些程序不是为任何类型的开环或闭环仿真研发的。本书中的MATLAB 程序可通过CRC 出版社的网站下载,登录www.crcpress.com 搜索关键字“Mahafza ”以定位本书的网页。
读者仍然可以像前两个版本一样,对第三版中出现的所有方程和公式,很方便地按照本书提供的步骤进行数学推导。因此,无论是相关的大学入门级教程还是高级教程,本书适合