雷達(dá)系統(tǒng)及其信息處理

前言

　　《雷達(dá)系統(tǒng)及其信息處理》定位為高等院校信息類專業(yè)研究生和高年級(jí)本科生教材。書中既借鑒了本領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外眾多著作的思想，也融人了作者多年來(lái)的一些研究成果，故兼具專著的一些特征?！　”緯淖髡咧蛔?003年以來(lái)，一直承擔(dān)北京航空航天大學(xué)、航天科工集團(tuán)二院研究生院的《現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)理論》、《雷達(dá)成像原理》、《先進(jìn)感知系統(tǒng)及其信息處理》以及高年級(jí)本科生《雷達(dá)原理》等課程的教學(xué)。本書的另一作者長(zhǎng)期從事雷達(dá)目標(biāo)與環(huán)境特性研究，并主持航天科工集團(tuán)二院研究生院的研究生培養(yǎng)工作。在多年的研究生和本科生培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐中，作者深感國(guó)防院校和院所信息與通信系統(tǒng)、電子科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科信息類專業(yè)的教學(xué)中，很難選擇一本合適的關(guān)于雷達(dá)及其信息處理的教材，而在這些院校中雷達(dá)又往往是相關(guān)專業(yè)研究生、本科生的必修課。本書的撰寫和出版正是基于滿足這樣一種需求而完成的?；诖?，本書的撰寫特色是：不是單純地講授雷達(dá)原理或雷達(dá)基本理論，而是根據(jù)現(xiàn)代軍用雷達(dá)系統(tǒng)的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)雷達(dá)信號(hào)基本理論、雷達(dá)系統(tǒng)同目標(biāo)與環(huán)境的相互作用以及先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)中的信息處理技術(shù)等?！　　独走_(dá)系統(tǒng)及其信息處理》全書共分為10章，作者站在雷達(dá)系統(tǒng)及其同目標(biāo)與環(huán)境的相互作用、信號(hào)獲取與信息處理兩者的角度，闡述雷達(dá)系統(tǒng)及其信息處理問(wèn)題，內(nèi)容涵蓋基礎(chǔ)和預(yù)備知識(shí)、雷達(dá)系統(tǒng)基本理論、雷達(dá)系統(tǒng)同目標(biāo)與環(huán)境的相互作用以及先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)及其處理技術(shù)等4大部分。即：　　模塊1——雷達(dá)基礎(chǔ)和預(yù)備知識(shí)：第1、2章，主要介紹雷達(dá)的基本知識(shí)、發(fā)展歷史、發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用，以及同雷達(dá)密切相關(guān)的電磁波基礎(chǔ)知識(shí)。　　模塊2——雷達(dá)系統(tǒng)基本理論：第3、4、5章，主要闡述雷達(dá)測(cè)距和測(cè)速的基本原理、雷達(dá)發(fā)射與接收機(jī)的系統(tǒng)組成、相參雷達(dá)基本原理、雷達(dá)方程、噪聲中的目標(biāo)檢測(cè)、雷達(dá)波形、匹配濾波、雷達(dá)模糊度函數(shù)、脈沖壓縮和自適應(yīng)處理等概念、原理和理論。　　模塊3——雷達(dá)系統(tǒng)同目標(biāo)與環(huán)境的相互作用：第6、7兩章，主要討論雷達(dá)目標(biāo)與環(huán)境電磁散射對(duì)雷達(dá)的影響，包括雷達(dá)散射截面（RCS）的概念和定義、目標(biāo)散射的頻率特性、極化特性、目標(biāo)散射中心的概念、散射機(jī)理和物理與數(shù)學(xué)解釋、RCS統(tǒng)計(jì)模型、大氣衰減和折射、地球曲率對(duì)雷達(dá)波的影響、地、海背景的雜波特性和模型等?！　∧K4——先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)及其信息處理技術(shù)：第8、9、10章，首先總結(jié)雷達(dá)測(cè)距、測(cè)速、測(cè)角的誤差理論，分析從信息處理角度看三者之間的一致性，介紹雷達(dá)跟蹤的基本原理；然后重點(diǎn)討論脈沖多普勒（PD）雷達(dá)、動(dòng)目標(biāo)指示（MTI）雷達(dá)及其信息處理，包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)對(duì)雷達(dá)探測(cè)的影響、MTI和PD雷達(dá)的基本原理、不同工作方式和信號(hào)處理；最后討論高分辨率雷達(dá)成像問(wèn)題，通過(guò)對(duì)采用步進(jìn)頻率波形（SFW）和線性調(diào)頻波形的雷達(dá)回波的深入分析，導(dǎo)出雷達(dá)的徑向距離分辨率和合成雷達(dá)距離像，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)目標(biāo)的多普勒同橫向距離的關(guān)系導(dǎo)出雷達(dá)的橫向距離分辨率，進(jìn)而介紹旋轉(zhuǎn)目標(biāo)的距離一多普勒成像原理，最后引出逆合成孔徑雷達(dá)（ISAR）、合成孔徑雷達(dá)（SAR）和干涉SAR（InSAR）成像的概念和原理。

內(nèi)容概要

本書定位為高等院校信息類專業(yè)高年級(jí)本科學(xué)生和研究生教材，兼具專著的一些特征。本書的特色是：不是單純地講授雷達(dá)原理或雷達(dá)基本理論，而是根據(jù)現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的特點(diǎn)，站在雷達(dá)系統(tǒng)及其同目標(biāo)與環(huán)境的相互作用、信號(hào)獲取與信息處理兩者的角度，闡述雷達(dá)系統(tǒng)及其信息處理中的相關(guān)問(wèn)題。    在內(nèi)容編排上，本書強(qiáng)調(diào)雷達(dá)信號(hào)基本理論、雷達(dá)系統(tǒng)同目標(biāo)與環(huán)境的相互作用以及先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)中的信息獲取與處理技術(shù)。為此，本書按照4個(gè)模塊編寫。第1章和第2章介紹雷達(dá)基本概念、發(fā)展歷史和趨勢(shì)以及預(yù)備知識(shí)；第3、4、5章闡述雷達(dá)系統(tǒng)基本原理和基本理論，包括雷達(dá)發(fā)射與接收、雷達(dá)方程與目標(biāo)檢測(cè)、雷達(dá)波形與信號(hào)處理；第6章和第7章著重分析雷達(dá)系統(tǒng)同目標(biāo)與環(huán)境的相互作用，包括雷達(dá)目標(biāo)、大氣傳播和背景散射等；最后，第8、9、10章討論先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)及其處理技術(shù)，包括雷達(dá)測(cè)量與跟蹤、脈沖多普勒和動(dòng)目標(biāo)指示雷達(dá)以及高分辨率雷達(dá)成像。    本書既可作為高等院校相關(guān)專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生和研究生教材，也可作為從事雷達(dá)系統(tǒng)、微波遙感、電磁散射、信號(hào)與信息處理等相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員以及雷達(dá)部隊(duì)官兵的參考書。

書籍目錄

第1章  引論第2章  電磁場(chǎng)與電磁波基礎(chǔ)第3章  雷達(dá)發(fā)射和接收第4章  雷達(dá)方程與目標(biāo)檢測(cè)第5章  雷達(dá)波形與信號(hào)處理第6章  雷達(dá)目標(biāo)第7章  雷達(dá)系統(tǒng)與外部環(huán)境的相互作用第8章  雷達(dá)尺度測(cè)量和目標(biāo)跟蹤第9章  脈沖多普勒雷達(dá)與處理第10章  高分辨率雷達(dá)成像與處理

章節(jié)摘錄

　　雷達(dá)一詞是英文Radio Detection And Ranging縮寫詞“RADAR”的音譯，其原意為“無(wú)線電探測(cè)與測(cè)距”。雷達(dá)利用目標(biāo)對(duì)電磁波的散射現(xiàn)象來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定其位置?！　‖F(xiàn)代雷達(dá)是一種綜合了電子科學(xué)各種技術(shù)成就的高科技信息感知與處理系統(tǒng)，它涉及了電子信息工程中幾乎所有的技術(shù)要素，例如：信號(hào)（signal）和波形（waveform）設(shè)計(jì)、發(fā)射機(jī)（transmitter）、接收機(jī)（receivet）、天線（antenna）、電磁波（electromagnetic wave）傳播（propagation）、電磁散射（scattering）和輻射（radiation）、信號(hào)處理（signal processing）、信息提取（information extraction）、檢測(cè)（detection）、參數(shù)估計(jì)（parameter estimation）、目標(biāo)分類與識(shí)別（target identification and recognition）等?！　≡缙诘睦走_(dá)將所探測(cè)的目標(biāo)對(duì)象看做為一個(gè)“點(diǎn)”，雷達(dá)的功能是測(cè)定該“點(diǎn)目標(biāo)”的三維位置坐標(biāo)、速度與加速度等參數(shù)，這類雷達(dá)現(xiàn)在一般稱為尺度測(cè)量（metric measurement）雷達(dá)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代雷達(dá)不僅能測(cè)定目標(biāo)的尺度參數(shù)，而且通過(guò)對(duì)雷達(dá)回波的幅度（amplitude）與相位（phase）的精確測(cè)量、分析和處理，還能得到被觀測(cè)目標(biāo)的其他各種特征參量，如目標(biāo)的雷達(dá)散射截面（RCS）、角閃爍（glint）特征、復(fù)極化（polarization）散射矩陣、目標(biāo)散射中心（scattering center）分布圖、目標(biāo)自然諧振頻率（natural resonance frequency）等。能夠觀測(cè)目標(biāo)這些特征參量的雷達(dá)稱為特征測(cè)量（signature measurement）雷達(dá)，所測(cè)得的參量反映了被觀測(cè)目標(biāo)本身所固有的雷達(dá)散射特征，通稱為雷達(dá)目標(biāo)特征信號(hào)（signature）。　　通過(guò)現(xiàn)代先進(jìn)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)，雷達(dá)不但能告訴我們目標(biāo)在哪里，運(yùn)動(dòng)速度有多快，而且還能告訴我們所觀測(cè)的目標(biāo)具有什么特征。形象地說(shuō)，雷達(dá)不僅可以是一部望遠(yuǎn)鏡，而且可以是一臺(tái)顯微鏡。因此，現(xiàn)代雷達(dá)較為確切的定義應(yīng)是：雷達(dá)是對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行無(wú)線電探測(cè)、定位、測(cè)軌和識(shí)別的一種傳感器系統(tǒng)?！　?.2電磁波譜及雷達(dá)頻段　　1865年，麥克斯韋（J.C.Maxwell）提出了奠定電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)的麥克斯韋方程，揭示了隨時(shí)間變化的電場(chǎng)與磁場(chǎng)相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系。麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，并說(shuō)明電磁波與光在自由空間中具有相同的傳播速度，因此，麥克斯韋預(yù)示了光也是一種電磁波?！　?886年，赫茲（Heinrich Hertz）通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了電能夠以電磁波的形式發(fā)射，并且其傳播速度等于光速。1889年，赫茲還通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示了電磁波碰到物體時(shí)會(huì)產(chǎn)生散射。這些實(shí)驗(yàn)直接為后來(lái)無(wú)線通信、雷達(dá)、電視等的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。

編輯推薦

　　本書定位為高等院校信息類專業(yè)研究生和高年級(jí)本科生教材。書中既借鑒了本領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外眾多著作的思想，也融入了作者多年來(lái)的一些研究成果，故兼具專著的一些特征。　　本書的作者之一自2003年以來(lái)，一直承擔(dān)北京航空航天大學(xué)、航天科工集團(tuán)二院研究生院的《現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)理論》、《雷達(dá)成像原理》、《先進(jìn)感知系統(tǒng)及其信息處理》以及高年級(jí)本科生《雷達(dá)原理》等課程的教學(xué)。本書的另一作者長(zhǎng)期從事雷達(dá)目標(biāo)與環(huán)境特性研究，并主持航天科工集團(tuán)二院研究生院的研究生培養(yǎng)工作。在多年的研究生和本科生培養(yǎng)教學(xué)實(shí)踐中，作者深感國(guó)防院校和院所信息與通信系統(tǒng)、電子科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科信息類專業(yè)的教學(xué)中，很難選擇一本合適的關(guān)于雷達(dá)及其信息處理的教材，而在這些院校中雷達(dá)又往往是相關(guān)專業(yè)研究生、本科生的必修課。

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