雷達信號處理基礎（第二版） [Fundamentals of Radar Signal Processing, Second Edition] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：本書適閤於從事雷達成像、檢測、數據處理及相關信號處理的研究生作為教材使用，也是相關專業研究人員不可多得的一本參考書。

雷達信號處理方麵的經典著作

內容簡介

本書作者為國際著名雷達信號處理專傢。該書介紹瞭雷達係統與信號處理的基本理論和方法，包括雷達係統與信號處理概述、雷達信號模型、脈衝雷達數據采集、雷達波形、多普勒處理、檢測基礎原理、測量與跟蹤、閤成孔徑雷達成像技術及乾涉閤成孔徑雷達、波束形成和空-時處理的介紹。書中包含瞭大量反映雷達信號處理*新研究成果和當前研究熱點的補充內容，提供瞭大量有助於讀者深入探究的示例。該書對基礎理論和方法進行瞭詳盡介紹與深入嚴謹的論述。

作者簡介

　　Mark A. Richards博士為佐治亞理工學院電氣與計算機工程學院首席研發工程師和兼職教授，因對雷達信號處理教育的貢獻入選IEEE會士，緻力於數字信號處理和雷達信號處理領域的學術研究、繼續教育教學和課程開發。

目錄

第1章 雷達係統與信號處理概述 1
1．1 雷達的曆史和應用 1
1．2 雷達的基本功能 2
1．3 脈衝體製雷達的基本組成 4
1．3．1 發射機和波形産生器 5
1．3．2 天綫 7
1．3．3 接收機 11
1．4 雷達信號處理的共同主綫 14
1．4．1 信乾比與積纍 15
1．4．2 分辨率 16
1．4．3 數據積纍與相位曆程建模 18
1．4．4 帶寬擴展 20
1．5 基本雷達信號處理概述 21
1．5．1 雷達的時間尺度 22
1．5．2 現象學 22
1．5．3 信號調節和乾擾抑製 23
1．5．4 成像 25
1．5．5 檢測 27
1．5．6 測量與跟蹤濾波器 28
1．6 雷達文獻 29
1．6．1 雷達係統和組成 29
1．6．2 基本雷達信號處理 29
1．6．3 高級雷達信號處理 29
1．6．4 雷達的應用 30
1．6．5 當前的雷達研究 30
參考文獻 30
習題 32
第2章 信號模型 34
2．1 雷達信號的組成 34
2．2 幅度模型 35
2．2．1 簡單點目標的雷達距離方程 35
2．2．2 分布式目標的距離方程 37
2．2．3 雷達截麵積 42
2．2．4 氣象目標的雷達截麵積 43
2．2．5 雷達截麵積的統計描述 44
2．2．6 目標起伏模型 54
2．2．7 Swerling模型 57
2．2．8 目標起伏對多普勒譜的影響 58
2．3 雜波 59
2．3．1 ? 0的性質 59
2．3．2 信雜比 61
2．3．3 雜波的時間和空間相關性 61
2．3．4 雷達截麵積的混閤模型 63
2．4 噪聲模型和信噪比 64
2．5 乾擾 67
2．6 頻率模型：多普勒頻移 67
2．6．1 多普勒頻移 67
2．6．2 停-跳近似和相位曆程 71
2．6．3 多普勒頻移的測量：空間多普勒
頻移 72
2．7 空間模型 73
2．7．1 相乾散射 74
2．7．2 隨角度的變化 75
2．7．3 隨距離的變化 77
2．7．4 非相乾積纍 78
2．7．5 投影 79
2．7．6 多徑 79
2．8 譜模型 80
2．9 總結 81
參考文獻 82
習題 83
第3章 脈衝雷達數據采集 87
3．1 脈衝雷達數據的獲取與存儲
結構 87
3．1．1 單脈衝：快時間 87
3．1．2 多脈衝：慢時間和相參處理
時間 89
3．1．3 多普勒和距離模糊 91
3．1．4 多通道：數據立方 94
3．1．5 駐留時間 95
3．2 多普勒頻譜采樣 96
3．2．1 多普勒頻譜內的奈奎斯特速率 96
3．2．2 跨越損失 98
3．3 空間和角度維采樣 101
3．3．1 空間陣列采樣 101
3．3．2 角度采樣 102
3．4 I/Q通道不均衡以及數字I/Q 104
3．4．1 I/Q通道不均衡及其補償 104
3．4．2 I/Q通道誤差校正 106
3．4．3 數字I/Q 108
參考文獻 111
習題 112
第4章 雷達波形 114
4．1 簡介 114
4．2 波形匹配濾波器 115
4．2．1 匹配濾波器 115
4．2．2 簡單脈衝匹配濾波器 117
4．2．3 全距離匹配濾波器 118
4．2．4 跨越損失 119
4．2．5 匹配濾波器的距離分辨率 119
4．3 動目標的匹配濾波 120
4．4 模糊函數 122
4．4．1 模糊函數的定義和性質 122
4．4．2 簡單脈衝的模糊函數 124
4．5 脈衝串波形 126
4．5．1 脈衝串波形的匹配濾波器 126
4．5．2 逐個脈衝處理 127
4．5．3 距離模糊 129
4．5．4 脈衝串波形的多普勒響應 131
4．5．5 脈衝串波形的模糊函數 132
4．5．6 慢時間頻譜和模糊函數
的關係 135
4．6 調頻脈衝壓縮波形 136
4．6．1 綫性調頻脈衝壓縮波形 137
4．6．2 駐相原理 139
4．6．3 LFM波形的模糊函數 140
4．6．4 距離-多普勒耦閤 142
4．6．5 展寬處理 143
4．7 FM波形的距離旁瓣控製 147
4．7．1 匹配濾波器頻率響應整形 147
4．7．2 匹配濾波器脈衝響應整形 149
4．7．3 波形頻譜整形 149
4．8 步進頻率波形 151
4．9 步進綫性調頻波形 155
4．10 相位調製脈衝壓縮信號 155
4．10．1 二相編碼 156
4．10．2 多相編碼 160
4．10．3 失配相位編碼濾波器 163
4．11 Costas頻率編碼 164
4．12 連續波雷達 165
參考文獻 165
習題 166
第5章 多普勒處理 170
5．1 運動平颱對多普勒譜的影響 171
5．2 運動目標指示 174
5．2．1 脈衝對消器 175
5．2．2 匹配濾波器的矢量錶示 177
5．2．3 雜波抑製的匹配濾波器 178
5．2．4 盲速和參差脈衝重復頻率 181
5．2．5 質量圖 186
5．2．6 MTI性能限製 190
5．3 脈衝多普勒處理 192
5．3．1 運動目標的離散時間傅裏葉
變換 193
5．3．2 DTFT采樣：離散傅裏葉
變換 196
5．3．3 噪聲的離散傅裏葉變換 197
5．3．4 脈衝多普勒處理增益 198
5．3．5 基於DFT的脈衝多普勒處理的
匹配濾波器和濾波器組解釋 198
5．3．6 精細多普勒估計 200
5．3．7 脈衝多普勒處理的現代譜
估計 204
5．3．8 相乾處理間隔間參差和
盲區圖 205
5．4 脈衝對處理 208
5．5 其他多普勒處理問題 213
5．5．1 MTI和脈衝多普勒級聯處理 213
5．5．2 暫態影響 213
5．5．3 脈衝重復頻率體製 214
5．5．4 模糊解決 218
5．6 雜波圖和動目標檢測器 220
5．6．1 雜波圖 220
5．6．2 動目標檢測器 222
5．7 運動平颱的MTI：自適應偏移
相位中心天綫處理 222
5．7．1 偏移相位中心天綫概念 222
5．7．2 自適應DPCA 224
參考文獻 228
習題 229
第6章 檢測基礎原理 233
6．1 雷達假設檢驗檢測 233
6．1．1 奈曼-皮爾遜檢測準則 234
6．1．2 似然比檢驗 235
6．2 相乾係統中的閾值檢測 241
6．2．1 相乾接收機的高斯情況 242
6．2．2 未知參數和閾值檢測 244
6．2．3 綫性檢測算子和平方律檢測
算子 249
6．2．4 其他未知參數 249
6．3 雷達信號的閾值檢測 251
6．3．1 相乾、非相乾和二元積纍 252
6．3．2 非起伏目標 253
6．3．3 Albersheim方程 256
6．3．4 起伏目標 259
6．3．5 Shnidman方程 262
6．4 二元積纍 263
6．5 恒虛警概率檢測 266
6．5．1 未知乾擾對虛警概率的影響 266
6．5．2 單元平均CFAR 268
6．5．3 單元平均CFAR分析 270
6．5．4 單元平均CFAR的局限 274
6．5．5 單元平均CFAR的改進方法 278
6．5．6 有序統計CFAR 282
6．5．7 有關CFAR的其他問題 284
6．6 虛警概率的係統級控製 290
參考文獻 290
習題 292
第7章 測量與跟蹤 295
7．1 估計量 296
7．1．1 估計量的性質 296
7．1．2 剋拉美羅下界 298
7．1．3 CRLB和信噪比 299
7．1．4 最大似然估計量 300
7．2 距離、多普勒、角度估計量 301
7．2．1 距離估計量 301
7．2．2 多普勒信號估計 311
7．2．3 角度估計 317
7．3 跟蹤導論 329
7．3．1 序貫最小二乘估計 329
7．3．2 ??? 濾波器 333
7．3．3 卡爾曼濾波 336
7．3．4 跟蹤周期 341
參考文獻 345
習題 346
第8章 閤成孔徑成像技術 350
8．1 閤成孔徑雷達基礎 353
8．1．1 雷達橫嚮分辨率 353
8．1．2 閤成孔徑的觀點 354
8．1．3 多普勒的觀點 360
8．1．4 SAR的場景覆蓋和采樣 361
8．2 條帶式SAR的數據特性 364
8．2．1 條帶式SAR的成像幾何 364
8．2．2 條帶式SAR的迴波數據特性 367
8．3 條帶式SAR的成像算法 369
8．3．1 多普勒波束銳化 369
8．3．2 二次相位誤差的影響 372
8．3．3 距離-多普勒算法 375
8．3．4 聚焦深度 379
8．4 聚束式SAR的數據特性 380
8．5 聚束式SAR的極坐標格式成像
算法 384
8．6 乾涉SAR技術 386

8．6．1 地麵高程在SAR圖像中
的錶現 386
8．6．2 IFSAR處理步驟 389
8．7 其他考慮 393
8．7．1 SAR運動補償和自聚焦 393
8．7．2 自聚焦 396
8．7．3 相乾斑抑製 401
參考文獻 402
習題 404
第9章 波束形成和空-時二維自適應
處理導論 407
9．1 空域濾波 407
9．1．1 常規波束形成 407
9．1．2 自適應波束形成 410
9．1．3 預處理後的自適應波束形成 414
9．2 空-時信號環境 416
9．3 空-時信號建模 418
9．4 空-時信號處理 422
9．4．1 最優匹配濾波 422
9．4．2 STAP性能測度 422
9．4．3 STAP與偏移相位中心天綫處理
之間的關係 426
9．4．4 自適應匹配濾波 428
9．5 降維STAP 430
9．6 高級STAP算法和分析 431
9．7 STAP限製 433
參考文獻 434
習題 435
附錄A 有關概率論和隨機過程的課題 437
附錄B 有關數字信號處理的幾個課題 459

前言/序言

　　經過全麵更新和擴展，《雷達信號處理基礎（第二版）》更全麵地涵蓋瞭實踐中所有現代雷達係統倚重的基本數字信號處理技術，其中包括目標和乾擾建模、匹配濾波、波形設計、多普勒處理、門限檢測以及測量精度等技術。全書使用瞭綫性係統、濾波、采樣和傅裏葉分析的方法及解釋，從而可以提供統一的指導方法。章末習題的覆蓋範圍更廣。本書綜閤瞭作者多年的理論和專業教育實踐經驗，對研究生和實踐工程技術人員來說是一本理想的權威教材。
　　主要內容
　　● 雷達係統簡介
　　● 雷達波形
　　● 測量與跟蹤
　　● 信號模型
　　● 多普勒處理
　　● 閤成孔徑成像簡介
　　● 脈衝雷達數據獲取
　　● 檢測基礎知識
　　● 波束形成和空-時自適應處理簡介
　　譯者序
　　本書作者Mark A. Richards現在是佐治亞理工學院電子和計算工程係的首席研發工程師、副教授，他是專門從事雷達信號處理的知名學者，同時有著豐富的教學經驗和科研經曆，長期從事關於雷達信號處理、雷達圖像處理和相關學科的研究生教學和專業課程教學。他曾被聘為美國國防部高級研究計劃署的項目經理，IEEE 2001年雷達會議的總主席，以及IEEE圖像和信號處理期刊的副編輯。
　　本書從數字信號處理的角度齣發，對雷達信號處理這一基本的課題進行瞭深入的探討。不僅對雷達信號處理的基礎技術，包括匹配濾波、脈衝壓縮、多普勒處理和閾值檢測等進行瞭詳盡的介紹，同時結閤當前雷達信號處理的發展，對一些更先進的課題包括閤成孔徑雷達成像和空-時自適應陣列信號處理等進行瞭論述。本書在國外高校被作為研究生教材已使用多年，國內現在引入本書，使眾多對雷達信號處理這一課題進行學習的研究生和從事這一領域工作或者相關專業的研究人員，可以更深入地瞭解國際雷達發展動態和更多的技術成果。
　　全書共分為9章及附錄，內容安排羅列如下。
　　第1章對雷達的曆史和應用進行瞭簡要介紹，並介紹瞭關於雷達信號處理中的基本概念，引齣瞭雷達成像、檢測和後處理等應用。
　　第2章介紹瞭在雷達信號處理中如何對信號進行模型建立，包括瞭從各種不同性能需求齣發建立的幾種雷達信號模型。
　　第3章介紹瞭脈衝雷達信號在不同域的采樣，主要是快慢時間域的采樣以及多普勒頻譜采樣，同時介紹脈衝雷達信號的量化以及補償問題。
　　第4章在雷達發射信號模型的基礎上介紹瞭有關雷達波形的問題，包括匹配濾波、模糊函數、脈衝壓縮、距離旁瓣控製等。
　　第5章則是對雷達信號的多普勒處理，包括各種形式的多普勒譜、動目標識彆、脈衝多普勒處理、脈衝對處理以及其他多普勒處理問題，如雜波圖和運動目標檢測器、自適應偏移相位中心天綫(DPCA)處理。
　　第6章介紹瞭雷達檢測的基礎原理，包括假設檢驗檢測、閾值檢測、二元積分和有用的數值近似等。本章還介紹瞭目標檢測中的恒虛警率檢測(CFAR)，重點對單元平均CFAR檢測進行瞭介紹，分析瞭這種方法的性能和局限，並提齣瞭改進方法，同時簡要介紹瞭其他多種CFAR檢測。
　　第7章介紹瞭測量與跟蹤，包括估計量、剋拉美羅下界、距離、多普勒、角度估計量、跟蹤理論、?-? 濾波器。
　　第8章則對閤成孔徑雷達(SAR)這一熱門研究課題做瞭詳盡介紹，包括瞭閤成孔徑雷達基礎知識，條帶式SAR數據的特性及成像算法，聚束式SAR的數據特性及成像算法，乾涉SAR技術等。
　　第9章則講解瞭波束形成和空-時二維自適應處理(STAP)，包括瞭空域濾波、空-時信號環境及建模、空-時信號處理、STAP計算問題、降維STAP、高級STAP算法和分析以及STAP限製等。
　　在整個翻譯至齣版的過程中，原作者給予瞭很多關注和支持，希望該書在中國的翻譯齣版，能為該領域的廣大研究者提供有用的參考。
　　本書的第1章和第2章由王彤翻譯，第3章和第4章的翻譯工作由白雪茹和周峰完成，第5章和第9章由李真芳翻譯，第6章在劉玲和丁金閃翻譯的第一版的基礎上，邢孟道做瞭修改和完善，第7章由戴奉周翻譯，第8章在丁金閃翻譯的第一版基礎上，邢孟道做瞭修訂和完善，附錄由邢孟道翻譯。全書由邢孟道統稿並審閱。
　　本書的翻譯工作得到瞭西安電子科技大學雷達信號處理重點實驗室的多位專傢的幫助，而李學仕、陳濺來、左紹山、邵鵬、張升、高悅欣、曾樂天、符吉祥、景國彬、劉會濤等博士生對本書的第二版翻譯工作也提齣瞭諸多建議。值得一提的是，翻譯過程中對原書的一些細節錯誤進行瞭更正，並在譯著付印前根據作者在網站公布的最新勘誤文件再次修改譯文，以呈現盡可能完善的中譯本。另外，譯者忠實遵從原著對多普勒頻率(frequency)和多普勒頻移(shift)的用法，未加變動；遵從原著對橫嚮(cross-range)的用法，需要說明的是，一般對於正側視SAR來說，橫嚮和方位嚮錶述的內容是一緻的，但是對於斜視SAR來說，橫嚮正交於距離嚮但與方位嚮存在斜視角度的偏差；原著中對於Point Scatterer Response和Point Spread Response縮略詞使用不當，譯者做齣如下統一：PSR Point Scatterer Response(點散射響應)代錶的是在脈壓之前由點目標生成點目標迴波時的響應函數，而Point Spread Response(點散布響應，PSR)代錶的是進行脈壓時的響應函數。
　　需要說明的是，中譯本的首要原則是盡可能準確地錶達原著的基本知識。由於譯者的時間和經驗限製，翻譯中難免會齣現未盡和疏漏之處，敬請廣大同行讀者批評指正。同時，對所有為本書齣版提供幫助的人們錶示誠摯的感謝！
　　前言
　　本書這一版與前版的目的相同，即以數字信號處理的角度深入全麵地闡述雷達信號處理中的基本概念。本書全文貫徹瞭對綫性係統、濾波、采樣和傅裏葉分析等技術的應用技巧與詮釋，提供瞭一種流行的、規範的輔導方法。本書的主要內容涵蓋瞭所有雷達係統都依賴的一係列信號處理的基礎技術，包括：目標和乾擾模型、匹配濾波、波形設計、多普勒處理、閾值檢測以及檢測精度等。此外，書中還介紹瞭跟蹤濾波技術、閤成孔徑雷達成像以及空-時自適應陣列信號處理這三種新提齣來的技術，以方便讀者深入研究相關方嚮。
　　2005年，本書齣版發行瞭第一版，填補瞭雷達科技類文獻中的一些空白。同時，還有一些優秀的關於雷達係統的圖書(如Skolnik、Edde的著作)，提供瞭對雷達係統整體的一個較好的定量分析介紹。建議對該課題有興趣的讀者，可以把這些著作作為入門級的閱讀文獻。最早，當我接受與雷達相關的工作時，曾閱讀瞭Skolnik著的Introduction to Radar Systems，希望能避免在新崗位上錶現齣愚昧無知，盡管在這之前，我已經在研究生階段注意語言增強，但還是事與願違，當然，這錯不在Skolnik。一些雷達教科書(如Peebles、Mahafza的著作)，對雷達係統和信號處理的問題進行瞭更具深度的量化分析。同時，還有大量關於雷達信號處理、閤成孔徑雷達成像(Jakowatz等人、Carrara等人以及Soumekh的著作)和空-時自適應信號處理(Klemm、Guerci的著作)

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