移动目标指示(MTI)雷达地杂波抑制
这个例子展示了一个运动目标指示(MTI)雷达的设计，以减轻杂波和识别运动目标。对于雷达系统来说，杂乱指接收到的非目标环境散射回波，如陆地、海洋或雨水。杂波回波可以比目标回波大许多数量级。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，而杂波回波通常是零或非常低的多普勒频率。
典型的MTI雷达使用高通滤波器在低多普勒频率下去除能量。由于FIR高通滤波器的频率响应是周期性的，一些能量在高多普勒频率也被删除。因此，这些高多普勒频率的目标将无法被雷达探测到。这个问题被称为盲速问题．这个例子展示了如何使用一种称为交错prf的技术来解决盲速问题。
建立雷达系统
首先，定义雷达系统的组成部分。本示例的重点是MTI处理，因此我们将使用示例中构建的雷达系统雷达接收机模拟测试信号．鼓励读者探索细节雷达系统设计通过这个例子。改变天线的高度为100米，模拟安装在建筑物顶部的雷达。注意，系统中的PRF大约是30 kHz，这对应于5公里的最大明确范围。
负载BasicMonostaticRadarExampleData；sensorheight = 100;sensormotion。初始位置= [0 0 sensorheight]';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，尤其是低端的系统中，发射机的电源是一个磁控管。因此，发射机给每个发射脉冲增加一个随机相位。因此，经常需要恢复接收机的相干性。这样的设置被称为相干在接收．在这些系统中，接收器锁定在发射器为每个脉冲添加的随机相位上。然后，接收机将在相应脉冲间隔内接收到的接收样本的相位影响去除。我们可以通过设置发射器和接收器来模拟接收系统上的相干:
发射机。CoherentOnTransmit = false;发射机。PhaseNoiseOutputPort = true;接收器。PhaseNoiseInputPort = true;
定义目标
接下来，定义两个移动目标。
第一个目标位于位置[1600 0 1300]。根据前面所示的雷达位置，它与雷达的距离为2公里。目标的速度为[100 80 0]，对应的相对于雷达的径向速度为-80 m/s。目标的雷达横截面为25平方米。
第二个目标位于位置[2900 0 800]，对应距离雷达3公里。将目标的速度设置为盲速，目标的多普勒信号与脉冲重复频率混叠。此设置防止MTI雷达探测到目标。我们使用dop2speed()函数来计算一个盲速度，该盲速度对应的多普勒频率等于脉冲重复频率。
波长= wavespeed / fc;blindspd = dop2speed(脉冲重复频率,波长)/ 2;%半价补偿往返费用Tgtpos = [[1600 0 1300]'，[2900 0 800]'];Tgtvel = [[100 80 0]'，[-blindspd 00]'];tgtmotion =分阶段。平台(“InitialPosition”tgtpos,“速度”, tgtvel);TGTRCS = [25 25];=阶段性目标。RadarTarget (“MeanRCS”tgtrcs,“OperatingFrequency”、fc);
杂乱
杂波信号使用最简单的杂波模型，即常数gamma模型产生，gamma值设置为-20 dB。这样的伽玛值对于平面杂波是典型的。假设杂波片存在于所有范围，且每个杂波片的方位角宽度为10度。还假设雷达的主波束水平指向。注意雷达没有移动。
trgamma = surfacegamma (“平原”）;混乱= constantGammaClutter (“传感器”、天线、．..“PropagationSpeed”散热器。PropagationSpeed,．..“OperatingFrequency”散热器。OperatingFrequency,．..“SampleRate”波形。SampleRate,“TransmitSignalInputPort”,真的,．..脉冲重复频率的波形。脉冲重复频率,“伽马”trgamma,“PlatformHeight”sensorheight,．..“PlatformSpeed”0,“PlatformDirection”(0, 0),．..“MountingAngles”(0 0 0),“ClutterMaxRange”, 5000,．..“ClutterAzimuthSpan”, 360,“PatchAzimuthSpan”10．..“SeedSource”，“属性”，“种子”, 2011);
模拟接收脉冲和匹配滤波器
现在我们为之前定义的雷达和目标模拟10个接收脉冲。
pulsenum = 10;%设置接收者的种子为重复结果接收器。SeedSource =“属性”；接收器。种子= 2010;rxPulse = helperMTISimulate(波形,发射机,接收机,．..散热器、收藏家、sensormotion．..目标,tgtmotion,杂乱,pulsenum);
然后我们将接收到的信号通过一个匹配的滤波器。
matchingcoeff = getMatchedFilter(波形);matchedfilter =分阶段。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。由于地杂波通常是不移动的，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。抵消器是一个滤波器系数为[1 -2 1]的全零FIR滤波器。
H = [1 -2 1];mfiltOut mtiseq =过滤器(h, 1日,[],2);
使用非相干脉冲积分来组合慢时间序列。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));%为了比较，还集成了匹配的滤波器输出mfiltOut = pulsint (mfiltOut(:, 3:结束));
%计算每个快速时间样品的范围fast_time_grid =(0:尺寸(mfiltOut, 1) 1) / fs;rangeidx = wavespeed * fast_time_grid / 2;%再次绘制接收的脉冲能量范围情节(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滤波器后的）;
回顾有两个目标(在2公里和3公里处)。在MTI滤波之前，两个目标都被埋在杂波返回中。在100米的峰值是从雷达下方的地面直接返回的路径。注意，功率随着距离的增加而减小，这是由于信号传播损耗造成的。
MTI滤波后，除直接路径峰值外，大部分杂波返回被去除。噪声层现在不再是距离的函数，所以噪声现在是接收噪声而不是杂波噪声。这一变化说明了三脉冲对消器抑制杂波的能力。在2公里范围内，我们看到一个峰值代表第一个目标。然而，在3公里射程没有峰值来代表第二个目标。峰值消失是因为三脉冲抵消器抑制了以抵消器的盲速度移动的第二个目标。
为了更好地理解盲速度问题，让我们看看三脉冲抵消器的频率响应。
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(三脉冲抵消器的频率响应）;
注意频率响应中重复出现的零值。零对应于盲速的多普勒频率。具有这些多普勒频率的目标被三脉冲对消器所抵消。图中显示，空值出现在PRF的整数倍处(大约30kHz, 60kHz，…)。如果我们可以移除这些零值或将它们推离雷达规格的多普勒频率区域，我们可以避免盲目速度问题。
使用交错prf模拟接收脉冲
解决盲速问题的一种方法是使用非均匀PRF或交错PRF。相邻脉冲以不同的脉冲重复频率发射。这样的配置将盲速的下界推高了很多。为了说明这一想法，我们将使用一个双交错PRF，并绘制三脉冲抵消器的频率响应图。
让我们在25kHz左右选择第二个PRF，这对应的最大明确范围是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的图中我们可以看到，第一个盲速对应的多普勒频率为150 kHz，比均匀PRF的情况大5倍。这样，具有30 kHz多普勒频率的目标将不会被抑制。
现在，用交错prf模拟目标的反射信号。
%分配新的PRF释放(波形);波形。脉冲重复频率=脉冲重复频率;释放(杂乱);杂乱。脉冲重复频率=脉冲重复频率;重置噪声种子释放(接收器);接收器。种子= 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prf执行MTI处理
我们像以前一样处理脉冲，首先将它们通过匹配滤波器，然后非相干地对脉冲进行积分。
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品的范围fast_time_grid =(0:尺寸(mfiltOut, 1) 1) / fs;rangeidx = wavespeed * fast_time_grid / 2;%绘制快速时间序列与范围。clf;情节(rangeidx pow2db (mfiltOut。^ 2),“r——”，．..rangeidx pow2db (mtiseq。^ 2),“b -”）;网格在；标题(“使用交错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滤波器后的）;
图中显示，经过MTI滤波后，两个目标都可以检测到，杂波也被去除了。
总结
通过非常简单的操作，MTI处理可以有效抑制低速杂波。一个统一的PRF波形会在盲速下错过目标，但这个问题可以通过使用交错PRF来解决。对于具有宽频谱的杂波，MTI处理可能会很差。这种类型的杂波可以用时空自适应处理来抑制。看这个例子时空适应处理导论获取详细信息。
附录
122 . Reference: Mark A. Richards，雷达信号处理基础麦格劳-希尔,2005年。
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