基于MTI技术改善雷达识别目标性能方法

图2中，输入数据为对同一距离单元连续脉冲采样的基带复数据序列。x[n]是一个离散时间序列，其有效采样时间间隔t等于脉冲重复间隔。此线性有限冲激响应滤波器的系统函数为H(z)=1-z-1。把z=ej2πft代入系统函数中，得到以模拟频率F为变量的频率响应函数，即

式(1)中，二脉冲对消器确实在零多普勒频率处起到了抑制杂波能量的作用，使得运动目标的谱分量或被部分衰减，或被放大，被衰减或被放大最终取决于谱分量在多普勒轴中的准确位置。
二脉冲对消器是一个简单的滤波器。它的实现不需乘法运算，每一个输出采样只需一次减法运算。然而，与理想的高通滤波器相比，它只是近似，但效果差。二脉冲对消器的一个常规改进就是三脉冲对消器，由两个二脉冲对消器级联得到。图3给出了二脉冲／三脉冲对消器归一化频率响应，三脉冲对消器能够明显地改善零多普勒附近的凹口宽度，但并不能改善非零多普勒频率处运动目标的响应。三脉冲对消器的每一个输出采样只需两次减法运算。

尽管结构简单，但对于具有中等到较高脉冲相关性的杂波，二脉冲和三脉冲对消器是有效的。通过对杂波序列进行仿真研究可以得出以下结论：一个白噪声序列通过一个具有高斯功率谱的低通滤波器，在归一化频率上的标准差为整个频谱宽度的5％。杂波序列通过二脉冲对消器后，其功率衰减了13．4dB，而对于三脉冲对消器，输出功率衰减了21．9dB。
3．3 系统仿真分析
基于Matlab的雷达系统仿真框图，如图4所示。由于本系统只为仿真雷达系统处理部分，输入的是中频段回波。雷达发射采用线性调频信号，回波信号中包括2个速度为50 m／s和110 m／s运动目标回波，一个固定目标的回波用来检验MTI性能，信号淹没在系统噪声当中。接收信号首先经过数字正交解调得到I，Q两路信号，分别对这两路信号进行频域脉冲压缩处理，之后进行一次二脉冲对消，将对消后的信号进行多普勒滤波。滤波后经过数据处理就可得到速度和距离信息。

图5是正交解调后的波形，这时的信号脉冲和噪声混叠在一起无法分辨出有用信息。

由图6可见，在接收信号进行脉冲对消之前，运动信号与固定目标和噪声幅值大小难以区分，而经过MTI处理后，多数干扰被抵消掉，运动目标清晰的显示出来。对这样的信号进行多普勒滤波可以得到正确的目标信息。

图7是没有经过MTI处理的多普勒滤波结果，从图中可以看出，接收回波中的固定目标被误判为低速运动目标。

图8显示的是经过MTI处理的多普勒滤波结果，与图7相比，固定目标经脉冲对消处理后被抵消，得到正确的运动目标信息。经计算速度信息有1．4％的误差，如果增加滤波器的组数，可以减小速度误差。MTI技术在雷达目标的识别、探测和跟踪过程中起着关键的作用。

4 MTI技术运用实际
为改善复杂海杂波条件下雷达捕获被测目标的性能，某新型脉冲雷达采用4个二脉冲对消器级联的方式来消除海杂波对被测目标回波信号的影响。经过230 h对海杂波的特性录取和分析，提取出海杂波的平均多普勒功率谱，并以此作为门限，可极大地提高在强杂波干扰条件下捕获并连续跟踪被测目标的概率。对于径向速度>3m·s-1的目标，可达到99．9％以上的捕获概率。

5 结束语
在监视雷达或测量雷达中引入MTI技术，可在较大程度上衰减固定目标回波和杂波，从而大大改善运动目标回波信号的强度，使运动目标从固定目标和杂波中分离出来，这样雷达就可以快速发现外来运动目标，并对其进行连续稳定的跟踪测量。