学报课堂|雷达系统微课第一讲雷达系统与“1+1=2”(视频)

云脑智库 2022-09-05 00:00




背景介绍




雷达原理与系统是雷达专业初学者的入门课程。目前雷达平台多、体制多、型号多、功能多样、原理复杂,入门难度很大。如果将当前复杂的雷达理论梳理归纳,形成一条知识主线将主要知识点串联,可使学生快速掌握贯穿始终的雷达探测本质,起到提纲挈领的引导作用。为此海军工程大学刘涛教授在多年教学经验的基础上,删繁就简,梳理出一条利用相位(方向)概念将不同体制雷达串联在一起的主线,可对高年级本科生和研究生的雷达知识入门起到启发作用。

电脑端视频播放地址(雷达学报b站学习平台):

学报课堂 | 雷达系统微课 第一讲 雷达系统与“1+1=2”




雷达系统与“1+1=2”




 1 奥卡姆剃刀定率

遵循“奥卡姆剃刀”简单就是最好的原则,归纳总结出各种雷达体制的差异主要体现在信号处理上。雷达从最初的大功率连续波收发分置雷达到目前广泛应用的各种新体制雷达,其中一个显著的区别在于原来的非相参雷达系统变为相参雷达系统。“相参”是指雷达发射或者接收的雷达脉冲信号的相位保持固定的关系,也就是已知的;“非相参”是指雷达发射脉冲信号的相位关系随机。因此从相参的基本概念出发,运用奥卡姆剃刀定律,利用相位信息来分析各种体制雷达系统信号处理上的内在联系。相参的本质就是“矢量相加,同相最大,也就是1+1=21+1=2“在这里表示的是矢量的叠加特性,直观上就是波的干涉。比如著名的双缝干涉实验,就是波的矢量叠加的典型例子。下面分别解释相位信息与相干积累、脉冲压缩、脉冲多普勒效应、相控阵雷达和合成孔径雷达等概念的基本关系,阐释1+1=2”的内涵。

图2 雷达系统主体内容与相位的关系

1)相位信息与相干积累的关系

相干积累是脉冲相位“相参”情况下的同相相加的处理结果。参与积累的脉冲个数就是信噪比提升的倍数。信噪比提升的主要原因就是信号在相位上是一致的,同相叠加使得功率变为所积累脉冲数目的平方倍数,而噪声功率变为脉冲积累数目的倍数,这就使得最终信噪比提高的倍数为相干积累脉冲的个数。

图3 相位与相干积累的关系

2)相位信息与脉冲压缩的关系

目前,脉冲压缩主要通过匹配滤波器实现。匹配滤波器在时域上就是信号的相关,等同于信号与系统中卷积的概念,是相参雷达系统的最大特点。在频域上很容易看到它与相位之间的关系:匹配滤波器的频域形式主要由两部分组成,即幅频特性和相频特性,幅频特性用来压制噪声,相频特性使得各频率成分相位完全相同,最终实现同相相加,与矢量同相相加的思想是一致的,因此脉冲压缩可以看作是脉冲内的相干积累。

图4 相位与脉冲压缩的关系

3)相位信息与脉冲多普勒效应的关系
脉冲多普勒效应主要是运动目标对电磁波频率的调制结果,其本质还是目标的运动对回波相位的影响使得波前发生移动产生的。目标的运动特性使得脉冲串直接相加之前必须首先校正回波的相位,而后同相叠加形成最大值。这个过程实际上就是傅里叶变换过程。因此脉冲多普勒雷达多普勒频移分析就是使得运动回波信号同相叠加,本质是脉冲间的相干积累技术。

图5 相位与脉冲多普勒的关系

4)相位信息与相控阵雷达的关系

相控阵雷达的核心技术是通过移相器附加的相位,补偿空间路程差引起的相位差,形成空间信号的同相叠加从而实现波束最大指向。如果将各阵元接收的信号看成时域回波脉冲串,其空间指向可以等效为多普勒频率的变化,这样其波束方向也可以通过傅里叶变换处理得到,所以其本质还是相位的同相叠加。这一点可以引申到空时自适应信号处理、多输入多输出(MIMO)等新体制雷达系统。

图6 相位与相控阵雷达的关系

5)相位信息与合成孔径雷达的关系

合成孔径雷达本质上是二维信号的脉冲压缩。常采用距离-多普勒算法进行成像。首先经过距离向傅里叶变换(FT)进行距离像匹配滤波,然后进行距离徙动校正,最后通过方位向傅里叶变换实现方位匹配滤波,产生最终图像。可见合成孔径雷达是脉冲压缩的直接维数拓展,其本质还是相位信息的同相匹配。

图7 相位与合成孔径雷达的关系

综上所述,相位是一个可以贯串整个雷达知识的概念,因此雷达系统的主线可以确定为雷达信号的相位信息处理,这对雷达原理与系统的学习有很好的启发意义。

专家简介





刘涛,海军工程大学教授,博士生导师,中国电子学会雷达分会委员,《雷达科学与技术》编委。长期从事雷达极化信息处理、新体制雷达技术等领域的教学研究工作。2020年获优秀硕士学位论文指导老师。承担国家自然科学基金项目、国家863计划等多项基础性研究项目。目前以第一作者或通信作者在IEEE TGRS、IEEE TAP、Science in China、《中国科学》、《自然科学进展》、《电子学报》、《电子与信息学报》、《雷达学报》等期刊发表论文50余篇。由国家出版基金资助出版“十二五”国家重点出版规划项目-雷达与探测前沿技术丛书分册《极化合成孔径雷达图像解译技术》1部,出版重点建设教材、信息技术重点图书《雷达探测与应用》1本
云脑智库 努力是一种生活态度,与年龄无关!专注搬运、分享、发表雷达、卫通、通信、化合物半导体等技术应用、行业调研、前沿技术探索!专注相控阵、太赫兹、微波光子、光学等前沿技术学习、分享
评论 (0)
  • 在全球电子产业面临供应链波动、技术迭代和市场需求变化等多重挑战的背景下,安博电子始终秉持“让合作伙伴赢得更多一点”的核心理念,致力于打造稳健、高效、可持续的全球供应链体系。依托覆盖供应商管理、品质检测、智能交付的全链路品控体系,安博电子不仅能确保电子元器件的高可靠性与一致性,更以高透明的供应链管理模式,助力客户降低风险、提升运营效率,推动行业标准升级,与全球合作伙伴共同塑造更具前瞻性的产业生态。动态优选机制:构建纯净供应链生态安博电子将供应商管理视为供应链安全的根基。打造动态优选管控体系,以严格
    电子资讯报 2025-04-07 17:06 95浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖‍转手绢、跳舞、骑车、后空翻,就在宇树、智元等独角兽企业率领“机器人大军”入侵短视频时,却有资本和科技大佬向此产业泼了一盆冷水。金沙江创投管理合伙人朱啸虎近日突然对人形机器人发难,他表示“最近几个月正在批量退出人形机器人公司”。“只是买回去做研究的,或者买回去做展示的,这种都不是我们意义上的商业化,谁会花十几万买一个机器人去干这些活?”朱啸虎吐槽。不过,朱啸虎的观点很快就遭到驳斥,众擎机器人的创始人、董事长赵同阳回怼道:“(朱啸虎)甚至问出了人形机器人在这个阶段有什么
    华尔街科技眼 2025-04-07 19:24 150浏览
  • 曾几何时,汽车之家可是汽车资讯平台领域响当当的“扛把子”。2005 年成立之初,它就像一位贴心的汽车小助手,一下子就抓住了大家的心。它不仅吸引了海量用户,更是成为汽车厂商和经销商眼中的“香饽饽”,广告投放、合作推广不断,营收和利润一路高歌猛进,2013年成功在纽交所上市,风光无限。2021年更是在香港二次上市,达到了发展的巅峰,当年3月15日上市首日,港股股价一度高达184.6港元,市值可观。然而,如今的汽车之家却陷入了困境,业务下滑明显。业务增长瓶颈从近年来汽车之家公布的财报数据来看,情况不容
    用户1742991715177 2025-04-07 21:48 113浏览
  • 贞光科技作为三星电机车规电容代理商,针对电动汽车领域日益复杂的电容选型难题,提供全方位一站式解决方案。面对高温稳定性、高可靠性、高纹波电流和小型化等严苛要求,三星车规电容凭借完整产品矩阵和卓越技术优势,完美满足BMS、电机控制器和OBC等核心系统需求。无论技术选型、供应链保障、样品测试还是成本优化,贞光科技助力客户在电动汽车产业高速发展中占据技术先机。在电动汽车技术高速发展的今天,作为汽车电子系统中不可或缺的关键元器件,电容的选型已成为困扰许多工程师和采购人员的难题。如何在众多参数和型号中找到最
    贞光科技 2025-04-07 17:06 69浏览
  •   卫星图像智能测绘系统全面解析   一、系统概述   卫星图像智能测绘系统是基于卫星遥感技术、图像处理算法与人工智能(AI)技术的综合应用平台,旨在实现高精度、高效率的地理空间数据获取、处理与分析。该系统通过融合多源卫星数据(如光学、雷达、高光谱等),结合AI驱动的智能算法,实现自动化、智能化的测绘流程,广泛应用于城市规划、自然资源调查、灾害监测等领域。   应用案例   目前,已有多个卫星图像智能测绘系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润卫星图像智能测绘系统
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-08 15:04 72浏览
  •   工业自动化领域电磁兼容与接地系统深度剖析   一、电磁兼容(EMC)基础认知   定义及关键意义   电磁兼容性(EMC),指的是设备或者系统在既定的电磁环境里,不但能按预期功能正常运转,而且不会对周边其他设备或系统造成难以承受的电磁干扰。在工业自动化不断发展的当下,大功率电机、变频器等设备被大量应用,现场总线、工业网络等技术也日益普及,致使工业自动化系统所处的电磁环境变得愈发复杂,电磁兼容(EMC)问题也越发严峻。   ​电磁兼容三大核心要素   屏蔽:屏蔽旨在切断电磁波的传播路
    北京华盛恒辉软件开发 2025-04-07 22:55 216浏览
  •   卫星图像智能测绘系统:地理空间数据处理的创新引擎   卫星图像智能测绘系统作为融合卫星遥感、地理信息系统(GIS)、人工智能(AI)以及大数据分析等前沿技术的综合性平台,致力于达成高精度、高效率的地理空间数据采集、处理与应用目标。借助自动化、智能化的技术路径,该系统为国土资源管理、城市规划、灾害监测、环境保护等诸多领域输送关键数据支撑。   应用案例   目前,已有多个卫星图像智能测绘系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉北京五木恒润卫星图像智能测绘系统。这些成功案例为卫星
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-08 16:19 69浏览
  •     根据 IEC术语,瞬态过电压是指持续时间几个毫秒及以下的过高电压,通常是以高阻尼(快速衰减)形式出现,波形可以是振荡的,也可以是非振荡的。    瞬态过电压的成因和机理,IEC 60664-1给出了以下四种:    1. 自然放电,最典型的例子是雷击,感应到电力线路上,并通过电网配电系统传输,抵达用户端;        2. 电网中非特定感性负载通断。例如热处理工厂、机加工工厂对
    电子知识打边炉 2025-04-07 22:59 136浏览
  • HDMI从2.1版本开始采用FRL传输模式,和2.0及之前的版本不同。两者在物理层信号上有所区别,这就需要在一些2.1版本的电路设计上增加匹配电路,使得2.1版本的电路能够向下兼容2.0及之前版本。2.1版本的信号特性下面截取自2.1版本规范定义,可以看到2.1版本支持直流耦合和交流耦合,其共模电压和AVCC相关,信号摆幅在400mV-1200mV2.0及之前版本的信号特性HDMI2.0及之前版本采用TMDS信号物理层,其结构和参数如下:兼容设计根据以上规范定义,可以看出TMDS信号的共模电压范
    durid 2025-04-08 19:01 138浏览
  • 在人工智能技术飞速发展的今天,语音交互正以颠覆性的方式重塑我们的生活体验。WTK6900系列语音识别芯片凭借其离线高性能、抗噪远场识别、毫秒级响应的核心优势,为智能家居领域注入全新活力。以智能风扇为起点,我们开启一场“解放双手”的科技革命,让每一缕凉风都随“声”而至。一、核心技术:精准识别,无惧环境挑战自适应降噪,听懂你的每一句话WTK6900系列芯片搭载前沿信号处理技术,通过自适应降噪算法,可智能过滤环境噪声干扰。无论是家中电视声、户外虫鸣声,还是厨房烹饪的嘈杂声,芯片均能精准提取有效指令,识
    广州唯创电子 2025-04-08 08:40 174浏览
  •     在研究Corona现象时发现:临界电压与介电材料表面的清洁程度有关。表面越清洁的介电材料,临界电压越高;表面污染物越多的地方,越容易“爬电”。关于Corona现象,另见基础理论第007篇。    这里说的“污染物”,定义为——可能影响介电强度或表面电阻率的固体、液体或气体(电离气体)的任何情况。    IEC 60664-1 (对应GB/T 16935.1-2023) 定义了 Pollution Degree,中文术语是“污染等
    电子知识打边炉 2025-04-07 22:06 98浏览
  • 在万物互联时代,智能化安防需求持续升级,传统报警系统已难以满足实时性、可靠性与安全性并重的要求。WT2003H-16S低功耗语音芯片方案,以4G实时音频传输、超低功耗设计、端云加密交互为核心,重新定义智能报警设备的性能边界,为家庭、工业、公共安防等领域提供高效、稳定的安全守护。一、技术内核:五大核心突破,构建全场景安防基座1. 双模音频传输,灵活应对复杂场景实时音频流传输:内置高灵敏度MIC,支持环境音实时采集,通过4G模块直接上传至云端服务器,响应速度低至毫秒级,适用于火灾警报、紧急呼救等需即
    广州唯创电子 2025-04-08 08:59 141浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦