雷达系统分析与设计(MATLAB版)(第三版)

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编辑推荐

适读人群 :本书适合从事雷达系统设计及相关专业的工程技术人员阅读参考,也适合高等学校电子工程系雷达专业及相关专业的本科及研究生阅读。

提供对于雷达设计、分析和信号处理理解的综合资源。

提供大部分公式和方程的浅显易懂的数学推导。

包含许多图表和表格形式的输出,帮助读者评估不同雷达参数的折中。

提供一套完整的MATLAB功能和程序,能够使用输入参数的出厂设置或自定义设置。

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。

作者简介

    周万幸,现任中国电子科技集团公司智能感知技术重点实验室主任,研究员级高级工程师。长期在第一线从事地面和舰载雷达理论、技术与系统的研究和工程研制工作,并取得重大成就、做出突出贡献,组织了舰载一体化雷达/电子对抗系统、预警反导系统的论证和预研工作,领导了宽带相控阵、数字阵、综合信息处理等关键技术的攻关。

    Bassem R.Mahafza博士是Alabama州Huntsville地区deciBel研究所的所长及其创建者。他是雷达学科中公认的专家,具有20多年的研究经验,在雷达技术、雷逸设计与分析(包括所有传感器子部件)、雷达仿真和模型设计、雷达特征和雷达算法开发(特别是在先进杂波抑制技术和对抗方面)等领域取得了丰硕的成果。

  

章节目录

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

2.11MATLAB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

3.9.2Z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-CZ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

4.4.4LFM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

5.2.2LFM模糊函数 145

5.2.3相干脉冲串模糊函数 149

5.2.4LFM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

5.6LFM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

6.3.1二进制相位编码 176

6.3.2多相编码 189

6.4频率编码 191

6.4.1Costas码 191

6.5离散编码的模糊图 193

习题 194

附录6-A第6章MATLAB程序清单 194

第7章脉冲压缩 199

7.1时间-带宽积 199

7.2脉冲压缩的雷达方程 200

7.3脉冲压缩的基本原理 200

7.4相关处理器 202

7.5扩展处理器 207

7.5.1LFM 脉冲信号 208

7.5.2步进频率波形 213

7.5.3目标速度的影响 219

习题 220

附录7-A第7章MATLAB程序清单 221

第三部分雷达系统的特殊考虑

第8章雷达波的传播 228

8.1地球对雷达方程的影响 228

8.2地球大气层 228

8.3大气模型 230

8.3.1对流层中的折射率 230

8.3.2电离层中的折射率 232

8.3.3计算折射率的数学模型 233

8.3.4分层大气折射模型 234

8.4三分之四地球模型 238

8.4.1目标高度方程 238

8.5地面反射 239

8.5.1平滑表面反射系数 239

8.5.2发散 243

8.5.3粗糙表面反射 244

8.5.4总反射系数 245

8.6方向图传播因子 246

8.6.1平坦地表 248

8.6.2球形地球 249

8.7衍射 253

8.8大气衰减 256

8.8.1大气吸收 257

8.8.2大气衰减图 259

8.9降水导致的衰减 262

习题 264

附录8-A第8章MATLAB程序清单 265

第9章雷达杂波 280

9.1杂波的定义 280

9.2表面杂波 280

9.2.1区域杂波的雷达方程―机载雷达 282

9.3体杂波 283

9.3.1体杂波的雷达方程 285

9.4表面杂波RCS 286

9.4.1单脉冲低PRF情况 286

9.4.2高PRF的情况 291

9.5杂波元素 293

9.6杂波后向散射系数统计模型 294

9.6.1表面杂波的情况 294

9.6.2体杂波情况 296

习题 297

附录9-A第9章MATLAB程序清单 297

第10章动目标显示(MTI)和脉冲多普勒雷达 302

10.1杂波功率谱密度 302

10.2动目标显示(MTI)的概念 302

10.2.1单延迟线对消器 304

10.2.2双延迟线对消器 305

10.2.3带有反馈回路(递归滤波器)的延迟线 307

10.3PRF参差 308

10.4MTI改善因子 311

10.4.12脉冲MTI形式 312

10.4.2通用形式 313

10.5杂波下的可见度(SCV) 314

10.6有最佳权重的延迟线对消器 314

10.7脉冲多普勒雷达 316

10.7.1脉冲多普勒雷达信号处理 319

10.7.2解距离模糊 320

10.7.3解多普勒模糊包络 322

10.8相位噪声 325

习题 329

附录10-A第10章MATLAB程序清单 331

第四部分雷达检测

第11章随机变量和随机过程 337

11.1随机变量 337

11.2多元高斯随机向量 339

11.2.1复数多元高斯随机向量 342

11.3瑞利随机变量 342

11.4卡方随机变量 343

11.4.1自由度为N的中心卡方随机变量 343

11.4.2自由度为N的非中心卡方随机变量 344

11.5随机过程 345

11.6高斯随机过程 346

11.6.1低通高斯随机变量 346

11.6.2带通高斯随机过程 347

11.6.3带通高斯过程的包络 348

习题 349

第12章单脉冲检测 351

12.1参数已知的单脉冲 351

12.2幅度已知、相位未知的单脉冲 354

12.2.1虚警概率 357

12.2.2检测概率 358

习题 360

附录12-A第12章MATLAB程序清单 361

第13章波动目标检测 364

13.1引言 364

13.2脉冲积累 364

13.2.1相干积累 365

13.2.2非相干积累 366

13.2.3改善因子和积累损耗 366

13.3目标起伏:目标χ2族 367

13.4平方律检波器的虚警概率公式 368

13.4.1平方律检测 371

13.5探测概率的计算 372

13.5.1Swerling 0(Swerling V)目标的探测 372

13.5.2Swerling I目标的探测 374

13.5.3Swerling II目标的探测 375

13.5.4Swerling III目标的探测 376

13.5.5Swerling IV目标的探测 378

13.6起伏损耗的计算 380

13.7累积探测概率 381

13.8恒虚警率(CFAR) 383

13.8.1单元-平均CFAR(单个脉冲) 384

13.8.2采用非相干积累的单元-平均CFAR 385

13.9MN检测 386

13.10雷达方程回顾 387

习题 388

附录13-A不完全伽马函数 390

附录13-B第13章MATLAB程序清单 392

第五部分关于雷达的一些特殊主题

第14章雷达截面积(RCS) 407

14.1RCS定义 407

14.2RCS和姿态角及频率的依赖关系 408

14.3RCS与极化的依赖关系 411

14.3.1归一化电场 411

14.3.2极化 411

14.3.3目标散射矩阵 413

14.4简单物体的RCS 415

14.4.1球 415

14.4.2椭球 417

14.4.3圆形平板 419

14.4.4截锥体(平截体) 420

14.4.5圆柱体 423

14.4.6矩形平板 425

14.4.7三角形平板 428

14.5复杂目标的RCS 429

14.6RCS预测方法 430

14.6.1计算电磁学 431

14.6.2有限微分时间域方法 431

14.6.3有限元方法 433

14.6.4积分方程 434

14.6.5几何光学 435

14.6.6物理光学 435

14.6.7边缘衍射 437

14.7多次反射 437

习题 438

附录14-A第14章MATLAB程序清单 439

第15章相控阵天线 456

15.1方向性、功率增益和有效孔径 456

15.2近场和远场 457

15.3通用阵列 458

15.4线性阵列天线 460

15.4.1阵列锥削 463

15.4.2通过DFT进行方向图计算 465

15.5平面阵列 470

15.5.1矩形网格阵列 471

15.5.2圆形网格阵列 472

15.5.3同轴网格圆形阵列 478

15.5.4带圆形边界的矩形网格阵列 479

15.5.5六边形网格阵列 479

15.6阵列天线扫描损失 490

15.7多输入多输出(MIMO)―线性阵列 492

习题 495

附录15-A第15章MATLAB程序清单 496

第16章自适应信号处理 509

16.1非自适应波束形成 509

16.2使用最小均方的自适应信号处理 512

16.3LMS自适应阵列处理 515

16.4副瓣对消器(SLC) 522

16.5空时自适应处理(STAP) 523

16.5.1空时处理 523

16.5.2空时自适应处理 526

习题 529

附录16-A第16章MATLAB程序清单 529

第17章目标跟踪 537

17.1角度跟踪 537

17.1.1时序波瓣法 537

17.1.2圆锥扫描 538

17.2幅度比较单脉冲 541

17.3相位比较单脉冲 546

17.4距离跟踪 548

17.5边搜索边跟踪(TWS) 549

17.6LTI系统的状态变量表示法 550

17.7感兴趣的LTI系统 553

17.8固定增益跟踪滤波器 554

17.8.1?? 滤波器 556

17.8.2????滤波器 559

17.9卡尔曼滤波器 567

17.9.1Singer ???-卡尔曼滤波器 568

17.9.2卡尔曼滤波器和??? 滤波器的关系 570

17.10MATLAB卡尔曼滤波仿真 573

习题 579

附录17-A第17章MATLAB程序清单 581

第18章战术合成孔径雷达(TSAR) 588

18.1引言 588

18.1.1侧视SAR的几何关系 588

18.2SAR设计上的考虑 590

18.3SAR雷达方程 594

18.4SAR信号处理 595

18.5侧视SAR多普勒处理 595

18.6利用多普勒处理进行SAR成像 598

18.7距离移动 599

18.8三维SAR成像技术 599

18.8.1背景 600

18.8.2DFTSQM操作与信号处理 600

18.8.3DFTSQM SAR图像的几何关系 603

18.8.4斜距方程 604

18.8.5信号合成 606

18.8.6电子处理 607

18.8.7方程(18.71)的推导 608

18.8.8第k个距离单元的非零泰勒级数系数 610

习题 611

附录18-A第18章MATLAB程序清单 612

参考文献 614

雷达系统分析与设计(MATLAB版)(第三版)是2016年由电子工业出版社出版,作者R.。

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