地面杂波缓解与动目标指示（MTI）雷达

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以一个运动目标指示(MTI)雷达为例，说明了该雷达的设计是为了减少杂波和识别运动目标。对于雷达系统来说，杂乱指接收到的来自非目标的环境散射体(如陆地、海洋或雨水)的回波。杂波回波可以比目标回波大很多个数量级。MTI雷达利用运动目标相对较高的多普勒频率来抑制杂波回波，而杂波回波通常为零或极低的多普勒频率。

典型的MTI雷达使用高通滤波器来去除低多普勒频率的能量。由于FIR高通滤波器的频率响应是周期性的，一些在高多普勒频率的能量也被去除。因此，在那些高多普勒频率的目标将不会被雷达探测到。这个问题叫做盲速问题。这个例子说明了如何使用的技术，被称为交错的PRF，以解决盲速问题。

建立雷达系统

首先，定义雷达系统的组成部分。这个示例的重点是MTI处理，因此我们将使用在示例中构建的雷达系统设计一种基本的单稳态脉冲雷达。鼓励读者探索的细节雷达系统的设计通过这个例子。将天线高度改为100米，以模拟安装在建筑物顶部的雷达。请注意，系统中的PRF约为30 kHz，这相当于5公里的最大明确范围。

加载BasicMonostaticRadarExampleData;sensorheight = 100;sensormotion。InitialPosition =[0 0传感器高度]';脉冲重复频率= waveform.PRF;

检索采样频率、工作频率和传播速度。

fs = waveform.SampleRate;fc = radiator.OperatingFrequency;wavespeed = radiator.PropagationSpeed;

在许多MTI系统中，特别是低端的系统中，发射机的电源是磁控管。因此，发射机给每个发射脉冲增加一个随机相位。因此，通常需要在接收端恢复相干性。这种设置称为相干在接收。在这些系统中，接收器锁定到所述随机分阶段由发射机对于每个脉冲增加。然后，接收器中删除从相应的脉冲间隔内接收到的接收到的采样的相位的影响。我们可以模拟一个连贯上通过设置发射器和接收器接收如下系统：

发射机。CoherentOnTransmit = false;发射机。PhaseNoiseOutputPort = true;接收器。PhaseNoiseInputPort = true;

定义目标

其次，定义两个移动目标。

第一个目标位于位置[1600 0 1300]。鉴于前面几节所示的雷达位置，它与雷达的距离为2公里。目标的速度是[100 80 0]，相对于雷达的径向速度为-80米/秒。目标的雷达截面为25平方米。

第二目标位于位置[2900 0 800]，对应于范围从雷达3公里。这个目标的速度设置为一个盲速，当目标的多普勒签名化名为脉冲重复频率。此设置可以防止雷达MTI从检测目标。我们使用dop2speed（）函数来计算，其具有相应的多普勒频率的盲速度等于脉冲重复频率。

波长= wavespeed / fc;blindspd = dop2speed(脉冲重复频率,波长)/ 2;％的一半，以补偿往返tgtpos = [[1600 0 1300]'，[2900 0 800]];tgtvel = [[100 80 0]'，[ -  blindspd 0 0]];tgtmotion = phased.Platform（“InitialPosition”tgtpos,“速度”, tgtvel);tgtrcs = [25 25];目标= phased.RadarTarget ('MeanRCS'tgtrcs,“OperatingFrequency”、fc);

杂波

用最简单的杂波模型，恒定伽马模型，与所述伽马值设定为-20dB产生杂波信号。这样的伽马值是典型的平原混乱。假设在所有范围存在杂波补丁，并且每个片具有10度的方位的宽度。还假设雷达的主波束指向水平。需要注意的是雷达不动。

trgamma = surfacegamma (“平原”);混乱= phased.ConstantGammaClutter ('传感器'、天线、…“PropagationSpeed”radiator.PropagationSpeed,…“OperatingFrequency”radiator.OperatingFrequency,…'采样率'waveform.SampleRate,“TransmitSignalInputPort”,真的,…脉冲重复频率的waveform.PRF,“伽马”trgamma,“PlatformHeight”，sensorheight，…'PlatformSpeed'，0，“PlatformDirection”，[0; 0]，…“BroadsideDepressionAngle”，0，“MaximumRange”，5000，…“AzimuthCoverage”, 360,“PatchAzimuthWidth”10…“SeedSource”,'属性',“种子”, 2011);

模拟接收到的脉冲和匹配滤波器

现在我们模拟之前定义的雷达和目标接收到的10个脉冲。

pulsenum = 10;％设置接收机重复结果的种子接收器。SeedSource ='属性';receiver.Seed = 2010;rxPulse = helperMTISimulate（波形，发射机，接收机，…散热器、收藏家、sensormotion…目标,tgtmotion,杂乱,pulsenum);

然后，我们通过匹配滤波器将接收到的信号。

matchingcoeff = getMatchedFilter(波形);matchedfilter = phased.MatchedFilter (“系数”, matchingcoeff);mfiltOut = matchedfilter (rxPulse);matchingdelay =大小(matchingcoeff, 1) 1;mfiltOut =缓冲区(mfiltOut (matchingdelay + 1:结束),大小(mfiltOut, 1));

使用三脉冲抵消器执行MTI处理

MTI处理使用MTI滤波器去除慢时间序列中的低频成分。由于地杂波通常是静止的，去除低频成分可以有效地抑制地杂波。三脉冲对消器是一种常用的、简单的MTI滤波器。该消去器是一个滤波器系数为[1 -2]的全零FIR滤波器。

h = [1 -2];mfiltOut mtiseq =过滤器(h, 1日,[],2);

利用非相干脉冲积分对慢时间序列进行组合。排除前两个脉冲，因为它们处于MTI滤波器的瞬态周期。

mtiseq = pulsint (mtiseq(:, 3:结束));％为了进行比较，还集成了匹配滤波器输出mfiltOut = pulsint (mfiltOut(:, 3:结束));

%计算每个快速时间样本的范围fast_time_grid =（0：尺寸（mfiltOut，1）-1）/ FS;rangeidx =波速* fast_time_grid / 2;％剧情所接收的脉冲能量范围再次情节(rangeidx pow2db (mfiltOut。^ 2),'R--',…rangeidx，pow2db（mtiseq。^ 2），“b -”);网格在;标题(“使用统一PRF的快速时间序列”);包含(的范围(m));ylabel (“权力(dB)”);传奇(在MTI滤波器的,“MTI过滤器后”);

记得有两个目标(2公里和3公里)。在MTI滤波之前，两个目标都被埋在杂波中。100米的峰值是从雷达正下方的地面直接返回的路径。请注意，功率随着范围的增加而减少，这是由于信号传播损失。

MTI过滤后，在除直接路径峰值去除最混乱的回报。本底噪声现在不再距离的函数，因此噪声现在接收机的噪声，而不是杂乱的噪音。这种变化显示了三个脉冲消除杂波抑制能力。在2公里范围内，我们看到了代表第一目标峰值。然而，存在有3公里范围内没有峰来表示所述第二目标。该峰消失，因为三脉冲消除抑制行进在消除的盲速的第二个目标。

为了更好地理解盲速问题，让我们来看看这三个脉冲消除器的频率响应。

f = linspace(0,脉冲重复频率* 9,1000);hresp = freqz (h 1 f,脉冲重复频率);情节(f / 1000, 20 * log10 (abs (hresp)));网格在;包含(的多普勒频率(赫兹));ylabel (“(dB)级”);标题(“在三脉冲消除器的频率响应”);

注意在频率响应中的空值的重复。的空值对应于盲速度的多普勒频率。与这些多普勒频率的目标是由三脉冲消除器抵消。该图显示，在零位出现在PRF的整数倍（约30kHz的，为60kHz，...）。如果我们可以删除这些空或把他们从雷达规格的多普勒频区越远，可避免盲速问题。

使用交错PRFs模拟接收脉冲

解决盲速问题的一种方法是使用不均匀PRF或交错PRF。相邻脉冲以不同的脉冲重复频率发射。这样的配置将盲速度的下限推到一个更高的值。为了说明这个想法，我们将使用两个交错PRF，并绘制三脉冲抵消器的频率响应。

让我们选择一个约25kHz的第二个PRF，它对应的最大清晰范围为6公里。

脉冲重复频率= wavespeed。/ (2 * (6000 5000));%计算三脉冲抵消器的幅频响应pf1 = @ (f) (1 - 2 * exp (1 j * 2 *π/脉冲重复频率(1)* f) + exp (1 j * 2 *π* 2 /脉冲重复频率(1)* f));pf2 = @ (f) (1 - 2 * exp (1 j * 2 *π/脉冲重复频率(2)* f) + exp (1 j * 2 *π* 2 /脉冲重复频率(2)* f));sfq = (abs (pf1 (f))。^ 2 + abs (pf2 (f)) ^ 2) / 2;绘制频率响应图持有在;情节(f / 1000, pow2db (sfq),'R--');ylim ([-50, 30]);传奇(统一的编码脉冲的,“2-staggered脉冲重复频率的);

从交错PRF的图中可以看出，第一盲速对应的多普勒频率为150khz，是均匀PRF的5倍。因此，目标与30khz多普勒频率将不会被抑制。

现在，模拟从目标使用交错的PRF反射信号。

%分配新的PRF释放（波形）;waveform.PRF = PRF;释放（杂波）;clutter.PRF = PRF;复位噪声种子%释放（接收机）;receiver.Seed = 2010;复位平台位置重置(sensormotion);重置(tgtmotion);%模拟目标返回rxPulse = helperMTISimulate（波形，发射机，接收机，…散热器、收藏家、sensormotion…目标,tgtmotion,杂乱,pulsenum);

对交错PRFs执行MTI处理

我们首先将它们通过一个匹配滤波器，然后非相干地积分脉冲处理脉冲如前。

mfiltOut = matchedfilter (rxPulse);％使用相同的三脉冲消除器来抑制杂波。mfiltOut mtiseq =过滤器(h, 1日,[],2);%不相干的集成mtiseq = pulsint (mtiseq(:, 3:结束));mfiltOut = pulsint (mfiltOut(:, 3:结束));%计算每个快速时间样本的范围fast_time_grid =（0：尺寸（mfiltOut，1）-1）/ FS;rangeidx =波速* fast_time_grid / 2;根据范围绘制快速时间序列。clf;情节(rangeidx pow2db (mfiltOut。^ 2),'R--',…rangeidx，pow2db（mtiseq。^ 2），“b -”);网格在;标题(“快时间序列使用交错的PRF”);包含(的范围(m));ylabel (“权力(dB)”);传奇(在MTI滤波器的,“MTI过滤器后”);