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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.1.1 MTI雷达基础 3

1.1.2 一维杂波对消 3

1.1.3 机载和星载雷达问题 4

1.1.4 平台运动的影响 5

1.1.5 相控阵雷达的一些注解 9

1.1.6 系统和实验 10

1.1.7 模型正确性 11

1.1.8 历史回顾 12

1.2 雷达信号处理工具 14

1.2.1 最优处理器 14

1.2.2 正交投影 21

1.2.3 线性子空间变换 22

1.2.4 用数字滤波器抑制杂波 28

1.2.5 范例 33

1.2.6 角度或频域处理 36

1.3 谱估计 37

1.3.1 信号匹配，SM 38

1.3.2 最小方差估值器，MVE 38

1.3.3 最大熵方法，MEM 39

1.3.4 正交投影，MUSIC 40

1.3.5 谱估值器比较 40

1.4 小结 41

第2章 信号和干扰模型 43

2.1 发射和接收过程 43

2.2 多普勒效应 44

2.3 空-时信号 45

2.3.1 空间维：阵列几何 45

2.3.2 时间维：脉冲串 46

2.4 干扰 48

2.4.1 地杂波 48

2.4.2 运动杂波 50

2.4.3 人为干扰 50

2.4.4 噪声 51

2.5 去相关效应 51

2.5.1 时间去相关 51

2.5.2 空间去相关：系统带宽影响 53

2.5.3 距离门内多普勒扩散 54

2.5.4 系统多普勒扩散 56

2.5.5 全相关模型 56

2.6 标准参数组 56

2.6.1 多重时间折叠杂波 58

2.6.2 关于图像质量的说明 59

2.7 小结 59

第3章 机载杂波性质 60

3.1 空间-多普勒特性 60

3.1.1 等值多普勒频移 60

3.1.2 多普勒方位杂波轨迹 61

3.2 空-时协方差矩阵 66

3.2.1 分量 67

3.2.2 偏置相位中心天线（DPCA）原理 69

3.2.3 特征谱 77

3.3 功率谱 82

3.3.1 傅里叶谱 82

3.3.2 高分辨力谱 84

3.4 雷达参数对干扰谱的影响 85

3.4.1 阵列指向 85

3.4.2 时间和空间采样 85

3.4.3 去相关影响 88

3.4.4 杂波和干扰机谱 95

3.5 自适应空-时杂波抑制的问题 98

3.5.1 原理说明 98

3.5.2 一些结论 99

3.6 小结 100

第4章 全自适应空-时处理器 103

4.1 引言 103

4.2 概述 104

4.2.1 最优自适应处理器（OAP） 104

4.2.2 正交投影处理器（OPP） 108

4.3 最优处理与运动补偿 110

4.3.1 RF运动补偿原理 110

4.3.2 修正方向图 111

4.3.3 和最优处理器的相互联系 112

4.4 雷达参数的影响 115

4.4.1 发射波束宽度 115

4.4.2 阵列与样本长度 116

4.4.3 采样影响 117

4.4.4 CNR的影响 122

4.4.5 带宽影响 123

4.4.6 运动杂波 132

4.5 距离多普勒IF矩阵 132

4.6 小结 133

第5章 空-时子空间技术 135

5.1 空-时子空间变换的原理 136

5.2 辅助特征矢量处理器（AEP） 137

5.2.1 与最优自适应处理器（OAP）的比较 138

5.2.2 减少通道数 139

5.2.3 带宽影响 140

5.3 辅助通道处理器（ACP） 142

5.3.1 与最优处理器的比较 145

5.3.2 减少通道数 145

5.3.3 带宽影响 145

5.4 其他空-时变换 148

5.4.1 单个辅助单元和回波采样变换 148

5.4.2 空-时采样子群 148

5.4.3 空-时阻塞矩阵 149

5.4.4 JDL-GLR 149

5.5 实现问题 150

5.5.1 一般特性 150

5.5.2 辅助特征矢量处理器 151

5.5.3 辅助通道处理器 151

5.6 小结 152

第6章 线形阵列的空间变换 154

6.1 子阵列 155

6.1.1 交叠均匀子阵列（OUS） 155

6.1.2 子阵列偏置的影响 158

6.1.3 非均匀子阵列 161

6.2 辅助传感器技术 164

6.2.1 对称辅助传感器结构（SAS） 164

6.2.2 带宽影响 170

6.2.3 非对称辅助传感器结构 171

6.2.4 最优平面天线 174

6.3 其他技术 175

6.3.1 空间阻塞矩阵变换 175

6.3.2 和差通道处理 178

6.3.3 CPCT处理技术 180

6.4 小结 182

第7章 自适应空-时数字滤波器 184

7.1 最小二乘FIR滤波器 186

7.1.1 空-时最小二乘FIR滤波器原理 186

7.1.2 全天线阵列 190

7.1.3 空间变换和FIR滤波 192

7.2 雷达参数的影响 195

7.2.1 样本大小 195

7.2.2 去相关影响 199

7.2.3 杂波凹口深度 202

7.2.4 滤波器系数的计算 203

7.3 其他滤波器技术 203

7.3.1 空间和时间维的FIR滤波器 203

7.3.2 投影技术 204

7.3.3 空-时IIR滤波器 206

7.3.4 自适应DPCA(ADPCA) 206

7.4 小结 206

第8章 和天线相关的问题 208

8.1 引言 208

8.2 非线形阵列配置 209

8.2.1 圆形平面阵列 209

8.2.2 随机间距阵列 229

8.2.3 共形阵列 232

8.3 全向覆盖的阵列方案 233

8.3.1 4个线阵 233

8.3.2 圆环形阵列 234

8.3.3 水平面阵 235

8.4 STAP和常规MTI处理 239

8.4.1 引言 239

8.4.2 线阵 240

8.4.3 圆面阵 242

8.4.4 体形阵列 248

8.5 其他和天线相关的问题 248

8.5.1 星载雷达用稀疏阵 248

8.5.2 极化-空-时处理 253

8.5.3 雷达天线罩的影响 254

8.5.4 交替发射的方法 254

8.6 小结 255

第9章 空-频处理 257

9.1 引言 257

9.2 辅助空-时通道处理器（ACP） 258

9.3 对称辅助传感器／回波处理器 258

9.3.1 计算谱协方差矩阵的逆 262

9.4 频域FIR滤波器（FDFF） 262

9.5 依赖于频率的空间处理（FDSP） 263

9.5.1 空间阻塞矩阵 266

9.6 处理器之间的比较 266

9.7 角-多普勒子群 269

9.7.1 概述 269

9.7.2 角-多普勒子群结构和其他技术的比较 272

9.7.3 其他后多普勒技术 273

9.8 小结 273

第10章 雷达模糊 275

10.1 距离模糊 276

10.1.1 多倍往返时间杂波，线阵 276

10.1.2 多倍时间折叠杂波，圆平面阵列 283

10.2 多普勒模糊 287

10.2.1 预备知识 287

10.2.2 杂波和目标模型 287

10.2.3 伪随机参差 288

10.2.4 二次参差 292

10.2.5 平台加速度的影响 293

10.2.6 空-时FIR滤波器处理 295

10.3 小结 296

第11章 干扰环境下的空-时自适应处理 298

11.1 引言 298

11.2 同时干扰和杂波对消 299

11.2.1 最优自适应处理（OAP） 299

11.2.2 相干重发干扰机 303

11.2.3 空-时辅助通道处理器 303

11.2.4 空间辅助通道处理器 304

11.3 带子阵处理的圆形阵 307

11.3.1 自适应空-时处理与时域杂波滤波处理的对比 307

11.3.2 多干扰场景中的二维阵列 308

11.4 分离的干扰机和杂波对消 314

11.4.1 最优干扰对消和辅助通道杂波滤波器 315

11.4.2 干扰和杂波辅助通道滤波器的级联 319

11.5 距离多普勒IF矩阵中的干扰 324

11.6 地形散射干扰 325

11.6.1 发射波形 326

11.6.2 自适应多途对消 326

11.7 小结 327

第12章 双基地雷达的空-时处理 329

12.1 双基地雷达对STAP处理的影响 330

12.1.1 双基地杂波多普勒的讨论 330

12.1.2 数值例子 331

12.2 现实的双基地几何（前后纵向结构） 337

12.2.1 飞行路径排成一直线的两架飞机 337

12.2.2 以平行路径飞行的两架飞机（水平错开航迹） 339

12.2.3 两架飞机发射机高于接收机（垂直错开航迹） 341

12.2.4 关于距离依从性的说明 341

12.3 双基地STAP雷达的模糊度 343

12.3.1 距离模糊 343

12.3.2 距离和多普勒模糊 345

12.4 双基地星载GMTI雷达中稀疏阵的使用 346

12.4.1 引言 346

12.4.2 双基地结构中的DPCA 347

12.4.3 一些数字例子 348

12.4.4 与满阵比较 350

12.5 小结 350

第13章 SAR和ISAR中的相关问题 352

13.1 多通道ISAR的杂波抑制 353

13.1.1 模型 353

13.1.2 空-时FIR滤波 355

13.1.3 杂波对消对ISAR分辨力的影响 357

13.2 多通道雷达／SAR干扰置零 361

13.2.1 模型 361

13.2.2 模型比较 364

13.2.3 干扰和噪声的MV谱 365

13.2.4 空-快时FIR滤波方法 367

13.2.5 宽带干扰对消对SAR分辨力的影响 368

13.3 小结 371

第14章 目标参数估计 372

14.1 空-时ML估值的CRB 372

14.1.1 原理 373

14.1.2 Cramér-Rao界限 373

14.1.3 Cramér-Rao界限的一些特性 374

14.2 雷达参数对CRB的影响 377

14.2.1 环境影响 378

14.2.2 系统参数的影响 381

14.3 降阶的变换处理器 386

14.3.1 常规处理 387

14.3.2 空-时变换 387

14.3.3 空间变换 389

14.3.4 辅助传感器／回波处理（ASEP） 390

14.4 空-时单脉冲处理 394

14.4.1 Nickel方法 394

14.4.2 数字例子 396

14.4.3 单脉冲雷达地面目标跟踪 408

14.5 小结 417

第15章 雷达方程的影响 419

15.1 基本原理 419

15.1.1 从理论性的雷达概念至实际操作 419

15.1.2 雷达方程 419

15.1.3 SNIR与检测概率 420

15.1.4 SNIR映射为检测概率 421

15.2 数例 422

15.2.1 子阵级的最优空-时处理 422

15.2.2 次优空-时处理器 426

15.2.3 一维处理 428

15.3 小结 429

第16章 机载MTI雷达的特殊问题 430

16.1 天线阵列误差 430

16.1.1 传感器位置允差 431

16.1.2 阵列通道误差 434

16.1.3 通道均衡 439

16.2 杂波多普勒对距离的依从关系 443

16.2.1 对自适应和滤波的影响 443

16.2.2 多普勒补偿 444

16.3 实现方面的问题 451

16.3.1 计算复杂度方面各种技术的比较 451

16.3.2 前／后多普勒结构的比较 453

16.3.3 短时数据处理的效果 454

16.3.4 含信号的自适应 454

16.3.5 杂波背景的均匀性 456

16.3.6 非自适应空-时滤波 460

16.3.7 更多的限制 461

16.4 自适应算法 463

16.4.1 最优处理器的逼近 463

16.4.2 QR分解 466

16.4.3 正交投影算法 467

16.5 其他可能的处理器方案 473

16.5.1 最小二乘预测变换 473

16.5.2 直接数据域（D3）方法 473

16.5.3 跳频 475

16.6 小结 475

附录 声呐应用 476

A.1 引言 476

A.2 模态环境下的信号处理 477

A.2.1 信号模型 477

A.2.2 推广到空-时匹配场处理 479

A.3 主动声呐应用：回响抑制 480

A.4 目标位置和速度估计 481

A.4.1 海面起伏的影响 486

A.4.2 应用：多基地CW监视系统 487

A.5 小结 487

参考文献 488

术语表 536

索引 542