雷达系统及其信息处理

第1章 引论

1.1 雷达的概念

1.2 电磁波谱及雷达频段

1.2.1 电磁波谱

1.2.2 雷达频段的特性

1.3 雷达系统的分类

1.4 雷达的起源和发展

1.4.1 雷达的起源

1.4.2 雷达的发展

1.5 雷达的应用

1.5.1 民用雷达的应用

1.5.2 军用雷达的应用

1.6 雷达系统及其同目标与环境的相互作用

1.6.1 最基本的雷达系统

1.6.2 雷达系统同目标与环境的相互作用模型

参考文献

第2章 电磁场与电磁波基础

2.1 麦克斯韦方程

2.1.1 麦克斯韦方程及其物理意义

2.1.2 电磁场的基本性质

2.1.3 电磁场的边界条件

2.1.4 坡印亭定理

2.2 时谐场

2.2.1 相量形式的麦克斯韦方程

2.2.2 相量形式的边界条件

2.2.3 相量形式的坡印亭定理

2.3 球面波和平面波

2.4 电磁波的极化

2.4.1 线极化

2.4.2 圆极化

2.4.3 椭圆极化

2.4.4 场的极化分解

2.5 平面波的传播

2.6 平面波的反射、折射、绕射和散射

2.6.1 惠更斯原理

2.6.2 平面波的反射

2.6.3 平面波的折射

2.6.4 平面波的绕射

2.6.5 平面波的散射

参考文献

第3章 雷达发射和接收

3.1 雷达信号及其表示方式

3.2 脉冲雷达与目标距离测量

3.2.1 雷达脉冲

3.2.2 目标距离的测量

3.3 相参雷达与多普勒频率测量

3.3.1 相参雷达的概念

3.3.2 目标多普勒频率的测量

3.4 雷达天线

3.4.1 天线的主要参数

3.4.2 孔径天线

3.4.3 相控阵列天线

3.5 雷达发射机

3.5.1 雷达发射机的分类及特点

3.5.2 雷达发射机的主要技术指标

3.5.3 射频功率源

3.5.4 脉冲调制器

3.6 雷达接收机

3.6.1 雷达接收机的组成

3.6.2 超外差接收机的主要技术指标

3.6.3 接收机的噪声系数和灵敏度

3.7 相参雷达系统

3.7.1 振荡频率源

3.7.2 波形调制

3.7.3 混频器

3.7.4 限幅器

3.7.5 信号解调与正交检波

3.7.6 I/Q通道失真及其校正技术

3.7.7 相参雷达各点信号波形小结

参考文献

第4章 雷达方程与目标检测

4.1 基本雷达方程

4.1.1 雷达方程的推导

4.1.2 雷达方程的讨论

4.2 噪声中的信号检测

4.2.1 信号检测基本原理

4.2.2 门限检测

4.2.3 雷达脉冲的积累

4.3 检测概率和虚警概率

4.3.1 虚警概率

4.3.2 检测概率

4.3.3 提高检测概率的方法

4.4 恒虚警检测

4.5 对雷达方程的进一步讨论

4.5.1 用检测因子和能量表示的雷达方程

4.5.2 双站雷达方程

4.5.3 雷达方程的使用

参考文献

第5章 雷达波形与信号处理

5.1 匹配滤波器

5.1.1 匹配滤波器的响应

5.1.2 匹配滤波器对延时和多普勒频移信号的响应

5.2 雷达模糊度函数

5.2.1 雷达模糊度函数的定义

5.2.2 雷达模糊度函数的性质

5.2.3 模糊度函数的时延和多普勒切片

5.3 雷达的分辨率

5.3.1 雷达波形与径向距离分辨率

5.3.2 信号带宽与距离分辨率

5.3.3 多普勒频率分辨率

5.4 典型雷达波形及其模糊度函数

5.4.1 单频脉冲

5.4.2 线性调频脉冲

5.4.3 相干脉冲串

5.4.4 相位编码信号

5.4.5 模糊函数轮廓图

5.5 数字脉冲压缩

5.5.1 脉冲压缩的概念

5.5.2 线性调频信号的数字脉冲压缩

5.5.3 线性调频信号的加权处理

5.5.4 相位编码信号的数字脉冲压缩

5.5.5 二相巴克码信号的加权处理

5.6 雷达自适应信号处理的概念

5.6.1 有噪声参考信道的自适应处理

5.6.2 无噪声参考信道的自适应处理

5.6.3 空时自适应信号处理

参考文献

第6章 雷达目标

6.1 概述

6.2 雷达散射截面的定义

6.3 雷达目标的三个散射区

6.3.1 瑞利区

6.3.2 谐振区

6.3.3 光学区

6.4 目标散射的极化特性

6.4.1 极化散射矩阵

6.4.2 线－圆极化散射矩阵变换

6.5 目标散射中心的概念

6.5.1 散射中心的概念

6.5.2 散射中心的带通滤波解释

6.6 复杂目标的高频散射机理

6.7 几种简单目标的RCS

6.7.1 完纯导体球

6.7.2 矩形金属平板

6.7.3 球头锥

6.8 目标RCS起伏的统计模型

6.8.1 RCS起伏的物理解释

6.8.2 X平方分布和Swerling模型

6.8.3 Rice分布模型

6.8.4 对数正态分布模型

参考文献

第7章 雷达系统与外部环境的相互作用

7.1 大气传播衰减

7.1.1 地球大气层

7.1.2 传播衰减

7.2 大气折射的影响

7.3 地球曲率的影响

7.3.1 雷达直视距离

7.3.2 擦地角的计算

7.3.3 地球曲率产生的发散

7.4 粗糙表面的反射和散射

7.4.1 粗糙表面的反射

7.4.2 郎伯反射体

7.5 多路径效应

7.6 地杂波

7.6.1 散射系数

7.6.2 照射面积A的计算

7.6.3 地面后向散射系数与表面粗糙度的关系

7.6.4 地面后向散射系数随擦地角的变化

7.6.5 地面后向散射系数随频率的变化

7.6.6 地面后向散射系数的极化特性

7.6.7 半经验模型

7.7 海杂波

7.7.1 海面后向散射系数随擦地角及条件变化

7.7.2 海面后向散射系数的极化特性

7.7.3 海面后向散射系数与风速及风向的关系

7.7.4 海杂波散射系数半经验模型

7.8 体散射杂波

7.9 杂波的内部调制谱

7.9.1 高斯频谱模型

7.9.2 幂次律模型

7.9.3 指数律模型

7.10 外部噪声

7.10.1 大气噪声

7.10.2 宇宙噪声

参考文献

第8章 雷达尺度测量和目标跟踪

8.1 雷达测距

8.1.1 目标距离测量

8.1.2 最大不模糊距离

8.1.3 测距精度

8.2 雷达测速

8.2.1 多普勒频率及速度的测量

8.2.2 机载雷达目标的多普勒频率分析

8.2.3 最大不模糊多普勒频率（速度）

8.2.4 雷达测频（测速）精度

8.3 雷达“测不准”原理

8.3.1 雷达时间信号同其频谱之间的关系

8.3.2 雷达“测不准”原理

8.4 雷达测角

8.4.1 波束切换和圆锥扫描

8.4.2 单脉冲雷达

8.4.3 雷达测角精度

8.4.4 雷达测距、测速和测角的共同点

8.5 雷达跟踪

8.5.1 雷达跟踪的分类

8.5.2 距离跟踪

8.5.3 角度跟踪

8.5.4 目标噪声对测量和跟踪的影响

参考文献

第9章 脉冲多普勒雷达与处理

9.1 基本概念

9.2 运动平台和目标的多普勒特性

9.2.1 PD雷达的多普勒频移

9.2.2 PD雷达的回波

9.2.3 杂波对消

9.2.4 多普勒滤波器组

9.3 测距和测速模糊的解算

9.3.1 测距模糊的解算

9.3.2 “幻影”问题

9.3.3 测速模糊的解算

9.3.4 遮挡的消除

9.4 延时线对消器

9.4.1 延时线对消器的响应

9.4.2 杂波衰减因子

9.4.3 MTI改善因子

9.4.4 杂波中的可见度（SCV）

9.4.5 多级延时线对消器及其实现结构

9.5 MTI雷达

9.5.1 MTI雷达工作原理

9.5.2 “盲相”问题

9.5.3 数字MTI处理器

9.5.4 运动平台的MTI雷达

9.5.5 杂波多普勒中心频率的补偿

9.5.6 杂波多普勒展宽的补偿

9.6 PD雷达低重频方式

9.6.1 低重频PD雷达的回波

9.6.2 低重频PD雷达的目标检测

9.6.3 最佳滤波器

9.6.4 PD雷达低重频方式的信号处理

9.7 PD雷达中重频方式

9.7.1 中重频PD雷达的回波

9.7.2 中重频PD雷达的目标检测

9.7.3 中重频PD雷达的信号处理

9.7.4 PD雷达中重频方式的一些说明

9.8 PD雷达高重频方式

9.8.1 高重频PD雷达的回波

9.8.2 高重频PD雷达的目标检测

9.8.3 高重频PD雷达的信号处理

9.8.4 PD雷达高重频方式的一些说明

9.8.5 PD雷达不同重频工作方式的比较

参考文献

第10章 高分辨率雷达成像与处理

10.1 雷达的径向距离高分辨率

10.1.1 步进频率波形与合成高分辨率距离像

10.1.2 LFM波形和展宽处理

10.2 雷达的横向距离分辨率

10.2.1 旋转目标的多普勒

10.2.2 横向距离分辨率

10.3 转台目标的距离-多普勒成像

10.3.1 目标复反射率函数

10.3.2 旋转目标的距离-多普勒二维成像

10.3.3 二维FFT算法

10.3.4 滤波-逆投影算法

10.4 逆合成孔径雷达成像及其运动补偿

10.5 合成孔径雷达成像

10.5.1 实孔径雷达（RAR）和合成孔径雷达（SAR）的比较

10.5.2 SAR成像模式

10.5.3 SAR成像雷达的参数选择问题

10.6 干涉合成孔径雷达成像

10.6.1 InSAR高程测量的基本原理

10.6.2 InSAR高程测量的过程

参考文献

《雷达系统及其信息处理》定位为高等院校信息类专业高年级本科学生和研究生教材，兼具专著的一些特征。《雷达系统及其信息处理》的特色是：不是单纯地讲授雷达原理或雷达基本理论，而是根据现代雷达系统的特点，站在雷达系统及其同目标与环境的相互作用、信号获取与信息处理两者的角度，阐述雷达系统及其信息处理中的相关问题。
在内容编排上，《雷达系统及其信息处理》强调雷达信号基本理论、雷达系统同目标与环境的相互作用以及先进雷达系统中的信息获取与处理技术。为此，《雷达系统及其信息处理》按照4个模块编写。第1章和第2章介绍雷达基本概念、发展历史和趋势以及预备知识；第3、4、5章阐述雷达系统基本原理和基本理沦，包括雷达发射与接收、雷达方程与目标检测、雷达波形与信号处理；第6章和第7章着重分析雷达系统同目标与环境的相互作用，包括雷达目标、大气传播和背景散射等；最后，第8、9、10章讨沦先进雷达系统及其处理技术，包括雷达测量与跟踪、脉冲多普勒和动目标指示雷达以及高分辨率雷达成像。
《雷达系统及其信息处理》既可作为高等院校相关专业本科高年级学生和研究生教材，也可作为从事雷达系统、微波遥感、电磁散射、信号与信息处理等相关专业的工程技术人员以及雷达部队官兵的参考书。

本书定位为高等院校信息类专业研究生和高年级本科生教材。书中既借鉴了本领域国内外众多著作的思想，也融入了作者多年来的一些研究成果，故兼具专著的一些特征。
本书的作者之一自2003年以来，一直承担北京航空航天大学、航天科工集团二院研究生院的《现代雷达系统理论》、《雷达成像原理》、《先进感知系统及其信息处理》以及高年级本科生《雷达原理》等课程的教学。本书的另一作者长期从事雷达目标与环境特性研究，并主持航天科工集团二院研究生院的研究生培养工作。在多年的研究生和本科生培养教学实践中，作者深感国防院校和院所信息与通信系统、电子科学与技术等学科信息类专业的教学中，很难选择一本合适的关于雷达及其信息处理的教材，而在这些院校中雷达又往往是相关专业研究生、本科生的必修课。