论文总字数：22828字

摘 要

脉冲压缩是雷达信号处理领域的重要研究内容之一。该技术能够在增大雷达作用距离的同时，保证雷达具有较高的距离分辨力。在雷达传统的发射-接收模式下，发射脉冲的持续时间越短，距离分辨力就越高。但短脉冲会减小雷达平均发射功率，影响远距离目标检测性能。脉冲压缩解决了此矛盾，使雷达在获得较大发射功率的同时，能够得到与短脉冲相对应高距离分辨力。

在高距离分辨力下，目标可看作多个散射中心构成的距离扩展目标。围绕距离扩展目标的幅度估计问题，本论文研究了一种基于迭代的最小均方误差(Reiterative Minimum Mean Square Error, RMMSE)准则的脉冲压缩方法，此方法能自适应地估计出每个距离单元的脉冲压缩滤波器，减少了强目标附近的距离旁瓣。仿真比较了该方法和匹配滤波(Matched Filtering，MF)及最小二乘法(Least Square, LS)的滤波器性能。结果表明，RMMSE方法能够很好地提取强目标附近的弱目标，有效抑制距离旁瓣。

关键词：脉冲压缩 距离扩展目标 最小均方误差 匹配滤波 最小二乘

Extraction and Estimation of Scattering Points for Radar Range Expanded Target

Abstract

Pulse compression is one of the important research contents in the field of radar signal processing. This technology can increase the range of radar while ensuring that the radar has a high range resolution. In the traditional transmit-receive mode of radar, the shorter the duration of transmitting pulse, the higher the range resolution. However, short pulse will reduce the average transmitting power of radar and affect the performance of long-range target detection. Pulse compression solves this contradiction, which enables radar to obtain high range resolution corresponding to short pulses while obtaining high transmission power.

In high range resolution, the target can be regarded as a range extended target composed of multiple scattering centers. In this paper, a pulse compression method based on the iterative Minimum Mean Square Error (RMMSE) criterion is studied, which can estimate the pulse compression filter of each range unit adaptively and reduce the range side lobes near the strong target. The performance of this method is compared with that of Matched Filtering (MF) and Least Square (LS). The results show that the RMMSE method can extract the weak target near the strong target and suppress the range side lobe effectively.

Key Words: Pulse Compression; Range Expanded Target; Minimum Mean Square Error; Matched Filtering; Least Square

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 发展历史及现状 2

1.2.1 宽带雷达研究概述 2

1.2.2 脉冲压缩技术研究概述 4

1.3 论文的内容安排 5

第二章 匹配滤波和基于LS的脉冲压缩方法 7

2.1 距离分辨力和距离扩展目标 7

2.1.1 距离分辨力 7

2.1.2 距离扩展目标 9

2.2 匹配滤波 10

2.1.1 基本原理 10

2.2.2 仿真实验与分析 13

2.3 基于LS的脉冲压缩方法 14

2.3.1 基本原理 15

2.3.2 仿真实验与分析 16

2.4 本章小结 17

第三章 基于RMMSE的自适应脉冲压缩方法 19

3.1 基本原理 19

3.2 RMMSE方法的实现 22

3.3 仿真实验与分析 24

3.4 本章小结 30

第四章 总结与展望 31

参考文献 33

致谢 35

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

雷达（radar）是“Radio Detection and Ranging”的缩写，原意是无线电探测与测距^[1]。该词最早起源于20世纪30年代，主要使用于军事战争。它的工作原理源于蝙蝠：蝙蝠可以通过自己发出的超声波来辨别方向、躲避空中的障碍物、捕获猎物；雷达也可以通过发出的电磁波获取目标的位置、运动速度、运行高度、方位角度等信息^[2]。以上都是通过回波定位原理而实现的。利用自己发出信号到接收到反射信号的时间间隔计算出目标对象的距离位置。分析接收到的信号的频率等信号特征计算出目标对象的具体飞行数据。现如今随着科技地不断变革与创新，雷达技术也逐渐使用于智能汽车，航空航海，气象等领域。随着其他行业对雷达技术地不断要求，雷达技术也进一步趋于成熟完善，都需要雷达不仅能测出目标的距离位置等基本指标，而且需要雷达计算出目标的一些方位角度等数据信息，同时也要在反射回来的信号中采样提取出更多的目标对象的相关属性特征。总的来说，雷达技术从诞生到现如今八十年不断发展，大量的理论和技术在雷达中得到了广泛应用，尤其是计算机技术，给雷达带来了根本性的变革。

根据发射信号的瞬时带宽不同，雷达可分为两种。一种是发射信号的绝对带宽较小，叫做窄带雷达，相反另一种就是发射信号的绝对带宽较大，叫做宽带雷达。虽然宽带雷达的带宽较大，实际上相对带宽依然不超过百分之十^[3]。两种不同带宽的雷达在发射与接收信号模块的设计结构其实十分相似，都是利用正交混频得出含有回波相位信息的基带解析信号。但是在计算目标距离、对目标信号的采集分析准确性、识别目标的多处散射点等技术性能指标上，宽带雷达的性能都较高。

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