厚德求真砺学笃行 历婴毛子代找大兽 XIDIAN UNIVERSITY 毫米波雷达综合实验 第5讲毫米波雷达测角原理及实验
目录ENTS n1 测角原理介绍 测角实验讲解 图书蛇 厚德求真面学笃行 XIDIAN UNIVERSITY
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PART 01 测角原理介绍
01 测角原理介绍 >本模块主要解决以下几个问题 ·雷达如何估算位于雷达前方的物体的方位角？ ·如果有多个物体，并且它们位于雷达前方的不同方位，将会怎样？ ·雷达的最大角度视场有哪些决定因素？ ·雷达的角度分辨率取决于什么？ 厚道求真肠学笃行 XIDIAN UNIVERSITY
4 01 测角原理介绍 ➢本模块主要解决以下几个问题： • 雷达如何估算位于雷达前方的物体的方位角？ • 如果有多个物体，并且它们位于雷达前方的不同方位，将会怎样？ • 雷达的最大角度视场有哪些决定因素？ • 雷达的角度分辨率取决于什么？
01 测角原理介绍 ◆不同雷达体制介绍： ◆ 机械扫描雷达：普通雷达的波束扫描是靠雷达天线的转动 而实现的，又称为机械扫描雷达。 ◆电子扫描雷达：用电子技术实现天线波束在空间移动或扫 描的雷达， pointlike targe ◆MMO雷达：MMO雷达是在阵列雷达和多基地雷达的 R 基础上发展而来，MMO雷达通过多个发射天线发射多 R上 个正交波形，并采用多个接收天线接收所有正交波形 气雪达酒恒电于品 厚 求真砺学算行 XIDIAN UNIVERSITY
5 01 测角原理介绍 ◆ 不同雷达体制介绍： ◆ 机械扫描雷达：普通雷达的波束扫描是靠雷达天线的转动 而实现的，又称为机械扫描雷达。 ◆ 电子扫描雷达：用电子技术实现天线波束在空间移动或扫 描的雷达, ◆ MIMO雷达：MIMO雷达是在阵列雷达和多基地雷达的 基础上发展而来，MIMO雷达通过多个发射天线发射多 个正交波形，并采用多个接收天线接收所有正交波形
01 测角原理介绍 ◆电子扫描雷达： 收 接收机1 相控阵雷达：传统的相控阵雷达，是依靠移相 发共 收多波束形成网 号处理 器、衰减器和微波合成网络来实现波束在空间 接收机n 中 心 扫描，其本质是一种在模拟域的基于射频器件 力有分配器 年 和馈电网络构建的运算处理方式。 波束控制 发射前级 数字殊列单元DAU) 据传系 数字处理系机 ·数字阵列雷达：数字阵列雷达是种收、发均采 数字T/R组件 “R:组件 DBF 处理器 数字有源阵列 + 用数字波束形成技术的全数字化相控阵雷达， 数字处理 数字T/R组件 T波形 蘧形 它采取的是在数字域实现幅相加权（即数字波 产生器 时粹 束形成) 厚德R真丽学等行 6 XIDIAN UNIVERSITY
6 01 测角原理介绍 ◆ 电子扫描雷达： • 相控阵雷达：传统的相控阵雷达，是依靠移相 器、衰减器和微波合成网络来实现波束在空间 扫描，其本质是一种在模拟域的基于射频器件 和馈电网络构建的运算处理方式。 • 数字阵列雷达：数字阵列雷达是种收、发均采 用数字波束形成技术的全数字化相控阵雷达 , 它采取的是在数字域实现幅相加权(即数字波 束形成）
01 测角原理介绍 历安毛子代技大 相控阵 数字阵 AD ADC ADC ADC X1 X2 X3 模拟域 数字域 厚德求真丽学笃行 XIDIAN UNIVERSITY
7 01 测角原理介绍 模拟域 数字域 𝑥1 𝑥2 𝑥3 𝑥1 𝑥2 𝑥3
01 测角原理介绍 历安毛子代技大碧 雷达测角方法回顾： ◆超分辨测角方法(MUSIC、ESPRIT、最大似然) ◆和差波束测角 F(e+6. F{-. 经典DOA估计阵列信号模型 MUSIC.算法是基于远场窄带信号的子空间算法，经典的远 场窄带DOA估计的阵列信号模型如上图所示。 利用两个相同且彼此重叠的波束，比较两 MUSIC算法信号处理流程：目标信号计算协方差，求特征 波束回波的强弱，对回波信号进行差和比， 值，找到信号子空间和噪声子空间，最后再遍历整个角度 并以此来判断目标的偏离角度 范围，根据空间谱计算公式计算空间谱。 ◆DBF:后续PPT中详细介绍 厚德求真丽学笃行 XIDIAN UNIVERSITY
8 01 测角原理介绍 ◆雷达测角方法回顾： ◆和差波束测角 利用两个相同且彼此重叠的波束，比较两 波束回波的强弱，对回波信号进行差和比， 并以此来判断目标的偏离角度 ◆超分辨测角方法（MUSIC、ESPRIT、最大似然） MUSIC算法是基于远场窄带信号的子空间算法，经典的远 场窄带DOA估计的阵列信号模型如上图所示。 MUSIC算法信号处理流程：目标信号计算协方差，求特征 值，找到信号子空间和噪声子空间，最后再遍历整个角度 范围，根据空间谱计算公式计算空间谱。 经典DOA估计阵列信号模型 ◆DBF：后续PPT中详细介绍
01 测角原理介绍 ◆MMO雷达： MIMO即多输入多输出(Multiple Input Multiple Output)。 基于多阵元天线，MMO雷达采用M个通道发射相互正交的信号， 多波形信号在空间保持独立，经过目标的散射，被N个接收阵元接收， 每个阵元都采用M个匹配滤波器对回波进行匹配，从而可以得到M*N 个通道的回波数据。 厚德求真丽学笃行 XIDIAN UNIVERSITY
9 01 测角原理介绍 MIMO即多输入多输出(Multiple Input Multiple Output) 。 基于多阵元天线，MIMO雷达采用M个通道发射相互正交的信号, 多波形信号在空间保持独立，经过目标的散射，被N个接收阵元接收, 每个阵元都采用M个匹配滤波器对回波进行匹配，从而可以得到M*N 个通道的回波数据。 ◆MIMO雷达：
01 测角原理介绍 历安毛子代技大男 Targets 特点： B.s(t) B.s(t) ·多发多收 Receive Phased--Ara到 ·发射波形正交或者近似正交 ws(t) ,s(t) Transmit P4 ased-Ar ·有效地克服目标RCS起伏 Te● ·提高系统自由度的利用率 ·提高杂波抑制能力等… Combanations of[s (t) MIMO Receive Ary MIMO Transmit Array 厚随承真丽学笃行 10 XIDIAN UNIVERSITY
10 01 测角原理介绍 特点： • 多发多收 • 发射波形正交或者近似正交 • 有效地克服目标RCS起伏 • 提高系统自由度的利用率 • 提高杂波抑制能力等…