Green 版 (精华区)

发信人: flaxs (想去挪威的森林), 信区: Green
标  题: 中国的脉冲多普勒雷达
发信站: 紫 丁 香 (Sun May 14 10:30:57 2000), 转信


1）为什么叫脉冲多普勒雷达？我们知道雷达的种类很多，名称也很
多。比如脉冲多普勒雷达，单脉冲雷达，相控阵雷达，合成孔径雷达
，超宽带雷达，机载预警雷达等等。雷达的名称由何而来，是否一种
雷达叫了这个名字就不能叫其它的名字了？其实一种雷达的名称是根
据这种雷达使用的某项比较有特色的技术确定的。比如单脉冲雷达就
是由单脉冲测角技术得名的，相控阵雷达是由相控阵天线技术得名的
。一种雷达当然需要同时采用多种技术，因此雷达的名称并不重要，
我们既可以叫它这个也可以叫它那个。为什么我们把一种雷达称为脉
冲多普勒雷达？最简单的说是因为这种雷达以脉冲方式工作，同时还
要检测目标的多普勒效应。因此这种雷达在测距的同时测速。如果想
测角怎么办，可以加上单脉冲技术吗！下视能力有了。就这么简单？
噢，那可不是。至少我不这么看。为什么呢？

2）主动回波定位(Active Echo Location)这个题目看起来有点抽象
，不过深入浅出，慢慢来。目标探测技术分为主动和被动两种，这里
只讨论脉冲多普勒雷达采用的主动回波定位技术。主动回波定位技术
的基本原理是探测仪器发射出特定的信号，信号在介质中传播，遇到
物体后发生散射，仪器接收后向散射的信号，根据回波信号的特征确
定物体在空间中的状态。前面的都比较容易理解，可是怎样根据回波
信号的特征确定物体在空间中的状态呢？首先做这样的假设：目标是
一个点（面目标是点的线性组合），点目标与探测仪器间没有相对运
动。那么目标的回波信号，只是发射信号的延时。信号的延时与距离
对应。如果测得延时就知道了距离。因此怎样测得延时是非常关键的
。现在问题简化了，你拿着一个秒表，等着你放出去的鸽子回家。一
只乌鸦飞进来，它不是你的，当然不能理它，鸽子飞进来了，是你的
，按下秒表，时间得到了。这里的关键又是什么？判断是不是你的鸽
子，就是比较。雷达信号是怎样进行比较的呢？这里需要一点点数学
知识，就是关于函数相似性的知识。目前雷达用的比较方法是内积()
，如果了解了内积的性质（可以在类似于函数分析之类的书上找到）
，就知道为什么用内积进行比较了。这当然是辛苦的工作，你必须紧
盯着窗口，时刻计算内积，这个过程叫相关(correlation)。其它的
主动回波定位技术都使用这种方法（如果有别的方法请你告诉我）。

3）多普勒效应上面假设没有相对运动的情况只是特例，如果运动了
怎么办？会产生多普勒效应。 记得在中学学过多普勒效应，可是到
底是什么，直到最近才搞懂了一点儿（据我所知懂的人真的不是太多
），这个问题比多数人想象的复杂。是的，这里不能不提到两个概念
为做进一步的假设做准备，窄带信号和宽带信号(Narrowband and
Wideband)。如果目标相对于雷达径向匀速运动，窄带信号的多普勒
效应表现为信号频率（什么是频率？）的变化，宽带信号的多普勒效
应表现为信号尺度（什么是尺度？）的变化。你的鸽子飞回来的时候
变了，怎么认出它？当然还是比较，你必须做这样的准备，准备一系
列的副本（一切可能的频率或尺度的变化），用全部的副本和飞进窗
口的东西进行比较（求内积），一旦你认出它（得到了最为相似的结
果），多普勒效应就可以得到了。这个过程称为窄带相关处理和宽带
相关处理(Narrowband correlation and Wideband correlation)。

4)脉冲多普勒属于窄带相关处理今天的重要雷达(SAR ISAR InSAR
AEW&C's OTHR)无一例外的使用窄带相关（相干）处理，脉冲多普勒
是窄带相关（相干）处理的一种信号体制。因此在讨论雷达时我们关
心雷达采用什么形式的信号，是否进行相关处理，如何实现相关处理
，这些是影响雷达性能的主要因素，而不在意雷达有没有时髦的名称
。

5）结论窄带相关处理是雷达基本的信号处理方法，脉冲多普勒是属
于窄带相关处理的一种信号体制和处理方法，许多类型的雷达使用这
种体制。本人在这里仅仅讨论了现代雷达信号处理理论的一点点原理
，相关处理在可以预见的未来仍然是通信与电子系统领域最基本、最
有效的信号处理方法（CDMA码分多址手机就采用这种方法）。热血的
中国青年们，我不认为国家今天需要大家投笔从戎，知识是现代社会
最有力的武器，当我们发表意见时想想我们做了什么、我们会做什么
？如果我们认真地学习、工作，不论国家还是个人都会从中受益。

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