雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)是雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分。它完成從雷達(dá)接收回波中檢測(cè)目標(biāo)、提取目標(biāo)信息、形成目標(biāo)航跡等信息處理過程。隨著雷達(dá)功能的多樣化和電磁環(huán)境的復(fù)雜化，雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展迅速，已成為提高雷達(dá)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)。本書共分11章。第1章為概述。第2章到第6章討論了雷達(dá)信號(hào)處理的基礎(chǔ)知識(shí)，包括雷達(dá)信號(hào)形式和信號(hào)分析，雷達(dá)脈沖壓縮，雷達(dá)雜波抑制，雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)等；第6章到第9章討論了陣列信號(hào)處理，抗干擾信號(hào)處理，雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)技術(shù)；第10章和第11章分別討論了雷達(dá)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)形成與處理，以及雷達(dá)航跡處理綜合處理技術(shù)。
吳順君，博士生導(dǎo)師，IEEE高級(jí)會(huì)員，1942年生于上海市。1964年畢業(yè)于西安軍事電信工程學(xué)院（西安電子科技大學(xué)）雷達(dá)工程系，后留校任教。1981年～1983年在美國(guó)夏威夷大學(xué)做訪問學(xué)者。曾任雷達(dá)信號(hào)處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，電子工程研究所所長(zhǎng)�，F(xiàn)為西安電子科技大學(xué)信號(hào)與信息處理學(xué)科帶頭人；中國(guó)電子學(xué)會(huì)會(huì)士,中國(guó)電子學(xué)會(huì)雷達(dá)分會(huì)副主任，中國(guó)電子學(xué)會(huì)遙感、遙測(cè)、遙控分會(huì)常委；IEEE 宇航與電子系統(tǒng)學(xué)會(huì)(AESS) 理事會(huì)理事，IEEE宇航與電子系統(tǒng)學(xué)會(huì)北京分部主席。曾任陜西省國(guó)際文化經(jīng)濟(jì)交流中心第一屆和第二屆理事會(huì)理事。他是2001年和2006年兩屆中國(guó)國(guó)際雷達(dá)會(huì)議程序委員會(huì)主席，及2007年和2009年兩屆亞太合成孔徑雷達(dá)會(huì)議程序委員會(huì)主席。他于1992年批準(zhǔn)為國(guó)家中青年有突出貢獻(xiàn)專家，1995年被評(píng)為陜西省優(yōu)秀教師和陜西省有突出貢獻(xiàn)的留學(xué)回國(guó)人員。他長(zhǎng)期從事信號(hào)與信息處理領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作，在雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域主持和完成了一批重大的科研項(xiàng)目。科研成果曾獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，二等獎(jiǎng)4項(xiàng)，三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，獲中國(guó)國(guó)家專利授權(quán)1項(xiàng)；主要學(xué)術(shù)著作有《近代譜估計(jì)方法》，《雷達(dá)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)》，合著有《高性能數(shù)字信號(hào)處理器與高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理》，《CPLD技術(shù)及其應(yīng)用》等，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和國(guó)際會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文50多篇。
目 錄
第1章 概述 001
1.1 雷達(dá)信號(hào)處理的主要研究領(lǐng)域 002
1.1.1 信號(hào)檢測(cè)和視頻信號(hào)積累 002
1.1.2 相參信號(hào)的雜波抑制技術(shù) 002
1.1.3 雷達(dá)脈沖壓縮技術(shù) 003
1.1.4 陣列信號(hào)處理理論及應(yīng)用 003
1.1.5 雷達(dá)成像技術(shù) 004
1.1.6 雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別技術(shù) 004
1.1.7 雷達(dá)抗電子干擾技術(shù) 005
1.1.8 雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)技術(shù) 005
1.1.9 雷達(dá)目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)處理技術(shù) 005
1.1.10 雷達(dá)目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)處理技術(shù) 006
1.2 雷達(dá)信號(hào)處理的發(fā)展趨勢(shì) 007
1.2.1 數(shù)字化技術(shù)迅速推廣 007
1.2.2 雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)正向多功能方向發(fā)展 007
1.2.3 雷達(dá)信號(hào)處理算法迅速發(fā)展 007
1.2.4 多學(xué)科領(lǐng)域技術(shù)的相互交叉和相互滲透 008
1.2.5 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展迅速 008
1.3 本書章節(jié)內(nèi)容安排 009
本章參考文獻(xiàn) 009
第2章 雷達(dá)信號(hào)處理基礎(chǔ) 011
2.1 信號(hào)和頻譜 012
2.1.1 信號(hào)波形 012
2.1.2 信號(hào)頻譜 013
2.1.3 隨機(jī)信號(hào)與功率譜 015
2.2 數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)[2,3] 017
2.2.1 A/D轉(zhuǎn)換器和采樣定理 017
2.2.2 離散傅里葉變換和快速傅里葉變換 019
2.2.3 數(shù)字濾波器 021
2.2.4 維納濾波器 028
2.2.5 預(yù)測(cè)濾波器和最小二乘估計(jì) 029
2.3 相參信號(hào)處理 030
2.3.1 相參信號(hào)處理原理 030
2.3.2 正交相位檢波器 032
2.3.3 正交相位檢波器的誤差校正 033
2.3.4 數(shù)字正交相位檢波器 036
2.3.5 匹配濾波器 038
2.4 雷達(dá)信號(hào)的模糊函數(shù) 039
2.4.1 模糊函數(shù)的定義[13] 039
2.4.2 模糊函數(shù)的性質(zhì) 041
2.5 本章小結(jié) 044
本章參考文獻(xiàn) 044
第3章 雷達(dá)信號(hào)形式和信號(hào)分析 046
3.1 單頻脈沖信號(hào) 047
3.1.1 非相參脈沖信號(hào) 047
3.1.2 相參脈沖串信號(hào) 050
3.1.3 參差變周期相參脈沖信號(hào) 054
3.2 頻率調(diào)制脈沖信號(hào) 056
3.2.1 線性調(diào)頻脈沖信號(hào) 056
3.2.2 非線性調(diào)頻脈沖信號(hào) 060
3.2.3 步進(jìn)頻率脈沖信號(hào) 062
3.3 相位編碼脈沖信號(hào) 065
3.3.1 二相碼信號(hào) 065
3.3.2 多相碼信號(hào) 073
3.4 雷達(dá)目標(biāo)微多普勒特征 078
3.4.1 雷達(dá)目標(biāo)微多普勒效應(yīng) 078
3.4.2 雷達(dá)目標(biāo)微多普勒頻率估計(jì) 079
3.4.3 雷達(dá)目標(biāo)微多普勒特征的應(yīng)用 087
3.5 本章小結(jié) 089
本章參考文獻(xiàn) 089
第4章 雷達(dá)脈沖壓縮 092
4.1 脈沖壓縮原理 093
4.2 脈沖壓縮基本方法 094
4.2.1 時(shí)域脈沖壓縮方法 094
4.2.2 頻域脈沖壓縮方法 095
4.2.3 脈沖壓縮濾波器及脈沖壓縮性能 096
4.3 降低副瓣的加權(quán)方法 099
4.4 相位編碼信號(hào)脈沖壓縮的副瓣抑制 104
4.5 超寬帶信號(hào)的脈沖壓縮 107
4.5.1 超寬帶信號(hào) 107
4.5.2 超寬帶信號(hào)的脈沖壓縮方法 107
4.6 本章小結(jié) 110
本章參考文獻(xiàn) 111
第5章 噪聲背景下雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè) 112
5.1 信號(hào)檢測(cè)原理 113
5.1.1 噪聲中的信號(hào)檢測(cè) 113
5.1.2 白噪聲條件下的最優(yōu)檢測(cè) 114
5.1.3 色噪聲條件下的最優(yōu)檢測(cè) 115
5.1.4 恒虛警檢測(cè)原理 117
5.2 恒虛警檢測(cè)器 117
5.2.1 白噪聲背景的恒虛警檢測(cè)器 117
5.2.2 單元平均恒虛警檢測(cè)器 119
5.2.3 有序恒虛警檢測(cè)器 124
5.2.4 非高斯雜波中的恒虛警檢測(cè)器 126
5.2.5 非參量恒虛警檢測(cè)器 129
5.2.6 雜波圖恒虛警檢測(cè)器 131
5.2.7 二維恒虛警檢測(cè)器 137
5.3 信號(hào)積累和檢測(cè) 139
5.3.1 信號(hào)積累 140
5.3.2 二進(jìn)制積累和雙門限檢測(cè)器 145
5.4 長(zhǎng)時(shí)間相干積累和弱小目標(biāo)檢測(cè) 147
5.4.1 距離走動(dòng)補(bǔ)償 148
5.4.2 距離彎曲補(bǔ)償 150
5.4.3 多普勒頻率走動(dòng)補(bǔ)償 151
5.5 檢測(cè)前跟蹤（TBD） 152
5.6 本章小結(jié) 155
本章參考文獻(xiàn) 155
第6章 雷達(dá)雜波抑制和目標(biāo)檢測(cè) 158
6.1 雷達(dá)雜波 159
6.1.1 地雜波 159
6.1.2 海雜波 162
6.1.3 氣象雜波和箔條雜波 165
6.1.4 天線掃描引起的雜波功率譜展寬 166
6.2 雷達(dá)雜波抑制和改善因子 166
6.3 動(dòng)目標(biāo)顯示（MTI） 168
6.3.1 雜波對(duì)消器 168
6.3.2 MTI濾波器 171
6.4 參差MTI濾波器 174
6.4.1 盲速 175
6.4.2 參差周期和參差MTI濾波器 176
6.4.3 參差碼的優(yōu)化設(shè)計(jì) 178
6.4.4 參差MTI濾波器系數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 179
6.5 動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)（MTD） 179
6.5.1 對(duì)消器級(jí)聯(lián)FFT的結(jié)構(gòu) 180
6.5.2 超低副瓣濾波器組結(jié)構(gòu) 182
6.5.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)的多普勒濾波器組 185
6.6 脈沖多普勒（PD）處理 187
6.6.1 PD雷達(dá)地雜波頻譜 187
6.6.2 PD信號(hào)處理 190
6.7 自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)雜波抑制 191
6.7.1 運(yùn)動(dòng)雜波譜中心補(bǔ)償抑制法 191
6.7.2 權(quán)系數(shù)庫(kù)和速度圖法 192
6.7.3 自適應(yīng)雜波濾波器 195
6.8 本章小結(jié) 197
本章參考文獻(xiàn) 197
第7章 雷達(dá)陣列信號(hào)處理 198
7.1 相控陣?yán)走_(dá)信號(hào)處理及波束形成 199
7.1.1 雷達(dá)陣列信號(hào)模型 201
7.1.2 波束形成基本概念 203
7.1.3 自適應(yīng)波束形成 207
7.1.4 最優(yōu)波束形成原理及算法 208
7.1.5 穩(wěn)健數(shù)字波束形成[9-12] 215
7.2 陣列雷達(dá)高分辨測(cè)向方法 221
7.2.1 最大似然估計(jì)測(cè)向算法[13] 222
7.2.2 獨(dú)立信源的高分辨測(cè)向算法 224
7.2.3 相參源高分辨處理技術(shù) 231
7.2.4 非理想情況下信源數(shù)目估計(jì)方法[21] 240
7.3 空時(shí)二維自適應(yīng)信號(hào)處理 242
7.3.1 機(jī)載雷達(dá)雜波空時(shí)譜 242
7.3.2 STAP基本原理 246
7.3.3 降維STAP處理方法 253
7.3.4 非均勻雜波環(huán)境下STAP處理方法 261
7.3.5 STAP應(yīng)用研究 267
7.4 波形分集陣?yán)走_(dá)信號(hào)處理 270
7.4.1 MIMO雷達(dá)信號(hào)模型 273
7.4.2 MIMO雷達(dá)正交波形設(shè)計(jì)方法 274
7.4.3 頻率分集陣新體制雷達(dá)模型及方向圖[72] 278
7.4.4 頻率分集陣?yán)走_(dá)應(yīng)用 286
7.5 本章小結(jié) 290
本章參考文獻(xiàn) 291
第8章 雷達(dá)抗干擾信號(hào)處理 297
8.1 雷達(dá)干擾 298
8.1.1 雷達(dá)干擾分類 298
8.1.2 有源干擾 299
8.2 雷達(dá)抗有源干擾 302
8.2.1 自適應(yīng)頻率捷變 302
8.2.2 自適應(yīng)空域?yàn)V波 303
8.2.3 自適應(yīng)天線副瓣相消 305
8.2.4 穩(wěn)健的空域抗干擾技術(shù) 310
8.3 雷達(dá)抗欺騙干擾 312
8.3.1 雷達(dá)欺騙干擾 312
8.3.2 多維聯(lián)合抗有源欺騙干擾 314
8.3.3 自適應(yīng)副瓣匿影 314
8.3.4 發(fā)射波形設(shè)計(jì)抗有源欺騙干擾 316
8.4 雷達(dá)低截獲設(shè)計(jì) 321
8.5 雷達(dá)抗干擾性能評(píng)估 325
8.5.1 抗干擾改善因子 325
8.5.2 雷達(dá)抗干擾能力 325
8.5.3 抗欺騙干擾概率 326
8.6 雷達(dá)通信兼容技術(shù) 326
8.6.1 Chirp信號(hào)相位調(diào)制通信一體化波形 326
8.6.2 Chirp信號(hào)上下調(diào)頻混合一體化波形 328
8.6.3 頻率正交相位調(diào)制通信一體化波形 330
8.7 本章小結(jié) 332
本章參考文獻(xiàn) 332
第9章 雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)技術(shù) 334
9.1 雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)方法 335
9.1.1 雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu) 336
9.1.2 雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)仿真環(huán)境 338
9.1.3 雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)仿真模型庫(kù) 341
9.1.4 雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì) 343
9.2 多處理器并行信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 350
9.2.1 雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng) 351
9.2.2 并行信號(hào)處理系統(tǒng)的性能 352
9.2.3 并行信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 354
9.3 軟件化雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù) 367
9.3.1 軟件化雷達(dá)信號(hào)處理 367
9.3.2 雷達(dá)信號(hào)處理仿真和實(shí)現(xiàn)的一體化 373
9.3.3 雷達(dá)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理的一體化 376
9.3.4 雷達(dá)系統(tǒng)的軟件化 378
9.4 本章小結(jié) 382
本章參考文獻(xiàn) 383
第10章 雷達(dá)目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)形成與處理 385
10.1 概述 386
10.1.1 兩種常見的雷達(dá)掃描方式 386
10.1.2 點(diǎn)跡與點(diǎn)跡處理 388
10.2 目標(biāo)原始點(diǎn)跡數(shù)據(jù)的形成 391
10.2.1 雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的測(cè)量 391
10.2.2 點(diǎn)跡數(shù)據(jù)格式 396
10.2.3 計(jì)算機(jī)對(duì)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)的錄入 398
10.2.4 點(diǎn)跡數(shù)據(jù)分析 400
10.3 常規(guī)監(jiān)視雷達(dá)點(diǎn)跡處理 403
10.3.1 目標(biāo)原始點(diǎn)跡數(shù)據(jù)的分辨與歸并 403
10.3.2 目標(biāo)點(diǎn)跡凝聚處理 408
10.4 雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)中點(diǎn)跡數(shù)據(jù)處理 409
10.4.1 時(shí)間統(tǒng)一 410
10.4.2 空間統(tǒng)一 412
10.4.3 系統(tǒng)處理周期 413
10.4.4 多雷達(dá)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)處理與點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)處理 415
10.5 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)雷達(dá)的目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)處理 417
10.5.1 主要的坐標(biāo)系及定義 417
10.5.2 坐標(biāo)系之間的關(guān)系 420
10.5.3 掃描空域穩(wěn)定措施 421
10.5.4 機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)的目標(biāo)點(diǎn)跡處理 422
10.6 SAR目標(biāo)的回波特性分析及數(shù)據(jù)處理 423
10.6.1 地面固定點(diǎn)目標(biāo)的回波特性分析 424
10.6.2 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的回波特性分析 426
10.6.3 GMTI掃描方式下多普勒參數(shù)的計(jì)算與分析 427
10.6.4 平臺(tái)位置及姿態(tài)對(duì)系統(tǒng)的影響 428
10.6.5 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)處理 428
10.7 雙基地雷達(dá)的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)處理 429
10.7.1 T/R站和R站的點(diǎn)跡時(shí)間和空間對(duì)齊 430
10.7.2 收站的點(diǎn)跡凝聚 430
10.7.3 收/發(fā)站的點(diǎn)跡融合 431
10.7.4 收/發(fā)站的目標(biāo)定位 431
10.8 測(cè)量誤差的分析 432
10.8.1 測(cè)距精度 432
10.8.2 測(cè)高精度 433
10.8.3 方位誤差 433
10.9 本章小結(jié) 434
本章參考文獻(xiàn) 435
第11章 雷達(dá)目標(biāo)的航跡綜合處理 436
11.1 概述 437
11.1.1 航跡與航跡處理 437
11.1.2 系統(tǒng)模型 439
11.1.3 測(cè)量與跟蹤坐標(biāo)系 441
11.1.4 濾波與預(yù)測(cè) 443
11.1.5 時(shí)間和空間一致性要求 445
11.2 雷達(dá)目標(biāo)航跡處理框架 446
11.2.1 雷達(dá)目標(biāo)航跡處理主要功能 447
11.2.2 雷達(dá)目標(biāo)航跡處理軟件架構(gòu) 449
11.2.3 雷達(dá)目標(biāo)航跡處理并行架構(gòu) 449
11.2.4 陣地和環(huán)境適應(yīng)性考慮 450
11.3 不同精度數(shù)據(jù)的最佳擬合 451
11.4 雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)常用的估計(jì)方法 452
11.4.1 多維向量的估計(jì)與估計(jì)誤差 452
11.4.2 最小平方估計(jì) 453
11.4.3 最小均方誤差估計(jì) 453
11.4.4 線性均方估計(jì) 454
11.4.5 非線性估計(jì) 455
11.4.6 系統(tǒng)與目標(biāo)模型 456
11.5 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型 457
11.5.1 常速度模型 458
11.5.2 常加速度模型 458
11.5.3 目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)噪聲模型——Singer模型 459
11.5.4 常速轉(zhuǎn)彎模型 461
11.5.5 彈道目標(biāo)動(dòng)力學(xué)模型 461
11.5.6 交互多模型 465
11.6 常用跟蹤濾波器 467
11.6.1 最小二乘濾波器 467
11.6.2 卡爾曼濾波器 468
11.6.3 ?-?濾波器 472
11.6.4 擴(kuò)展卡爾曼濾波器 474
11.6.5 無損卡爾曼濾波器 474
11.6.6 機(jī)動(dòng)目標(biāo)的自適應(yīng)跟蹤方法 475
11.7 目標(biāo)跟蹤的起始、點(diǎn)跡-航跡相關(guān)處理與波門控制 477
11.7.1 目標(biāo)跟蹤的起始 477
11.7.2 點(diǎn)跡-航跡相關(guān)處理 479
11.7.3 波門控制 480
11.7.4 彈道/空間目標(biāo)快速起始 483
11.8 復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)跟蹤 483
11.8.1 剩余雜波較多環(huán)境下的目標(biāo)跟蹤 484
11.8.2 多目標(biāo)環(huán)境中的跟蹤 487
11.8.3 群目標(biāo)跟蹤 490
11.8.4 機(jī)載GMTI雷達(dá)對(duì)地面目標(biāo)跟蹤 493
11.8.5 機(jī)載雷達(dá)對(duì)海面目標(biāo)跟蹤 496
11.9 精細(xì)化航跡處理 498
11.9.1 衛(wèi)星標(biāo)校 499
11.9.2 電波傳播修正 500
11.9.3 系統(tǒng)誤差修正 502
11.9.4 航跡質(zhì)量評(píng)估的幾個(gè)維度 503
11.10 基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)識(shí)別技術(shù) 503
11.10.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 503
11.10.2 目標(biāo)綜合特征分類識(shí)別 506
11.10.3 綜合識(shí)別處理流程 511
11.11 綜合航跡的人工智能處理技術(shù) 512
11.11.1 隨機(jī)化多假設(shè)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法 512
11.11.2 隨機(jī)參數(shù)矩陣多模型最優(yōu)濾波方法 514
11.11.3 基于知識(shí)的數(shù)據(jù)處理技術(shù) 516
11.12 工程應(yīng)用簡(jiǎn)介 519
11.12.1 工程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 519
11.12.2 應(yīng)用舉例 524
11.13 本章小結(jié) 531
本章參考文獻(xiàn) 532
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