MTD雷達(dá)信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)過程簡(jiǎn)析

徐衛(wèi)合　趙詠梅

摘 要：動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)（MTD，Moving target detection）是現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中重要的信號(hào)處理技術(shù)，采用MTD技術(shù)的雷達(dá)在當(dāng)前得到了越來越廣泛的應(yīng)用。文中介紹了MTI/MTD技術(shù)的基本原理，對(duì)MTD雷達(dá)信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方法和一般過程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并對(duì)某些關(guān)鍵部分的多種實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了一些比較。

關(guān)鍵詞：MTI；MTD；動(dòng)目標(biāo)；多普勒濾波器組

雷達(dá)在探測(cè)各種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)幾乎都會(huì)受到雜波的干擾。由于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和固定目標(biāo)、一些緩慢運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)如氣象雜波，敵方施放的鋁箔干擾條、鳥群等產(chǎn)生的回波信號(hào)的多普勒頻移是不同的，針對(duì)此區(qū)別采用MTI/MTD技術(shù)就可以獲得所需的目標(biāo)信息。

1 MTI/MTD的簡(jiǎn)介

動(dòng)目標(biāo)顯示（MTI）簡(jiǎn)單理解就是一種抑制固定雜波或緩慢運(yùn)動(dòng)雜波的頻域?yàn)V波器。它利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波和固定雜波及慢速雜波在頻域上的不同，有效抑制雜波而獲取目標(biāo)回波信號(hào)。MTD是為了彌補(bǔ)MTI某些情況下檢測(cè)能力不夠的缺陷，提高在強(qiáng)雜波、弱目標(biāo)時(shí)，依據(jù)最佳濾波器理論使用的一種信號(hào)處理技術(shù)。在信號(hào)處理方面MTD比MTI從下面三個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)：

⑴采用了更多的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，改善了濾波器頻率特性，更接近于最佳濾波，提高了改善因子；⑵能夠檢測(cè)到強(qiáng)地物雜波中低速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)甚至是處于切向方向飛行的大目標(biāo)；⑶能夠同時(shí)抑制平均多普勒頻移等于零的固定目標(biāo)雜波和諸如氣象、鳥群等產(chǎn)生的慢動(dòng)雜波。

2 MTD雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)

MTD雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的說就是在MTI的基礎(chǔ)上增加了一組覆蓋目標(biāo)回波多普勒頻率的所有可能范圍的窄帶濾波器。其基本框圖如圖1所示。

2.1 MTI的信號(hào)處理

MTI是基于多普勒頻率來區(qū)分運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波和地物雜波及慢速雜波干擾的，因而MTI一般包括含有多普勒信息的回波信號(hào)的相參處理和進(jìn)行目標(biāo)區(qū)分時(shí)的對(duì)消處理這兩個(gè)基本部分。

⑴多普勒信息的獲取是使用I、Q正交雙通道相干檢波器來實(shí)現(xiàn)的。固定目標(biāo)回波信號(hào)沒有多普勒頻移，I、Q輸出為一串等幅脈沖；運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波存在多普勒頻移，則I、Q輸出為一串幅度受多普勒頻率調(diào)制的脈沖。⑵對(duì)消器則是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和地物等雜波經(jīng)過正交雙通道處理后，根據(jù)多普勒頻移產(chǎn)生的信號(hào)區(qū)別，采用跨周期相消的方式來有效地抑制雜波，從而提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)的。

2.2 MTD的信號(hào)處理

MTI主要關(guān)注的是雜波的抑制而并未對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行最佳濾波。它只有一個(gè)濾波器，并且?guī)捿^寬。因?yàn)槟繕?biāo)的多普勒頻移不可預(yù)知，因此要對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行匹配濾波就需要一組相鄰且部分重疊的窄帶濾波器來覆蓋整個(gè)多普勒頻率范圍，這就是MTD的窄帶濾波器組。圖2簡(jiǎn)單說明了MTI和MTD濾波在頻域上的區(qū)別。

從圖2可以看出多普勒濾波器組為一部分重疊且彼此相接的梳齒狀濾波器，覆蓋從零到雷達(dá)重復(fù)頻率之間的頻率范圍，完成了對(duì)目標(biāo)回波的最佳匹配濾波。判斷各個(gè)窄帶濾波器有無輸出就能有效檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度。恒虛警處理的目的是使信號(hào)檢測(cè)時(shí)保持虛警概率恒定，以免處理機(jī)因太多虛警而過載，有時(shí)為了經(jīng)過虛警處理達(dá)到反飽和或降低一些檢測(cè)能力使雷達(dá)在強(qiáng)干擾下仍能繼續(xù)工作。

多普勒濾波器組是MTD技術(shù)的關(guān)鍵所在，其實(shí)現(xiàn)方法有在時(shí)域上的FIR（有限脈沖響應(yīng)）法和頻域上的FFT（快速傅里葉）法。FFT法適合運(yùn)算量較小的場(chǎng)合。相比FFT法，F(xiàn)IR濾波器組主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：其一，設(shè)計(jì)方法更加靈活有效（如更低的旁瓣）；其二，對(duì)目標(biāo)和雜波速度的分布匹配更易進(jìn)行分別設(shè)計(jì)和選擇控制。

本文主要說明了MTD雷達(dá)信號(hào)處理的一般過程，相比MTI的不同之處和優(yōu)點(diǎn)，窄帶濾波器組的實(shí)現(xiàn)方法及其間的比較。限于篇幅文中只是進(jìn)行了些概念上的分析，各部分更加的詳盡內(nèi)容請(qǐng)參閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)。

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