MTD雷達信號處理實現過程簡析

徐衛合　趙詠梅

摘 要：動目標檢測（MTD，Moving target detection）是現代雷達系統中重要的信號處理技術，采用MTD技術的雷達在當前得到了越來越廣泛的應用。文中介紹了MTI/MTD技術的基本原理，對MTD雷達信號處理的實現方法和一般過程進行了簡要的分析，并對某些關鍵部分的多種實現方法進行了一些比較。

關鍵詞：MTI；MTD；動目標；多普勒濾波器組

雷達在探測各種運動目標時幾乎都會受到雜波的干擾。由于運動目標和固定目標、一些緩慢運動的目標如氣象雜波，敵方施放的鋁箔干擾條、鳥群等產生的回波信號的多普勒頻移是不同的，針對此區別采用MTI/MTD技術就可以獲得所需的目標信息。

1 MTI/MTD的簡介

動目標顯示（MTI）簡單理解就是一種抑制固定雜波或緩慢運動雜波的頻域濾波器。它利用運動目標回波和固定雜波及慢速雜波在頻域上的不同，有效抑制雜波而獲取目標回波信號。MTD是為了彌補MTI某些情況下檢測能力不夠的缺陷，提高在強雜波、弱目標時，依據最佳濾波器理論使用的一種信號處理技術。在信號處理方面MTD比MTI從下面三個方面進行了改進：

⑴采用了更多的數字信號處理技術，改善了濾波器頻率特性，更接近于最佳濾波，提高了改善因子；⑵能夠檢測到強地物雜波中低速運動的目標甚至是處于切向方向飛行的大目標；⑶能夠同時抑制平均多普勒頻移等于零的固定目標雜波和諸如氣象、鳥群等產生的慢動雜波。

2 MTD雷達信號處理系統

MTD雷達信號處理系統，簡單的說就是在MTI的基礎上增加了一組覆蓋目標回波多普勒頻率的所有可能范圍的窄帶濾波器。其基本框圖如圖1所示。

2.1 MTI的信號處理

MTI是基于多普勒頻率來區分運動目標回波和地物雜波及慢速雜波干擾的，因而MTI一般包括含有多普勒信息的回波信號的相參處理和進行目標區分時的對消處理這兩個基本部分。

⑴多普勒信息的獲取是使用I、Q正交雙通道相干檢波器來實現的。固定目標回波信號沒有多普勒頻移，I、Q輸出為一串等幅脈沖；運動目標回波存在多普勒頻移，則I、Q輸出為一串幅度受多普勒頻率調制的脈沖。⑵對消器則是應用運動目標和地物等雜波經過正交雙通道處理后，根據多普勒頻移產生的信號區別，采用跨周期相消的方式來有效地抑制雜波，從而提取運動目標信號的。

2.2 MTD的信號處理

MTI主要關注的是雜波的抑制而并未對目標回波進行最佳濾波。它只有一個濾波器，并且帶寬較寬。因為目標的多普勒頻移不可預知，因此要對目標回波進行匹配濾波就需要一組相鄰且部分重疊的窄帶濾波器來覆蓋整個多普勒頻率范圍，這就是MTD的窄帶濾波器組。圖2簡單說明了MTI和MTD濾波在頻域上的區別。

從圖2可以看出多普勒濾波器組為一部分重疊且彼此相接的梳齒狀濾波器，覆蓋從零到雷達重復頻率之間的頻率范圍，完成了對目標回波的最佳匹配濾波。判斷各個窄帶濾波器有無輸出就能有效檢測運動目標和運動目標的速度。恒虛警處理的目的是使信號檢測時保持虛警概率恒定，以免處理機因太多虛警而過載，有時為了經過虛警處理達到反飽和或降低一些檢測能力使雷達在強干擾下仍能繼續工作。

多普勒濾波器組是MTD技術的關鍵所在，其實現方法有在時域上的FIR（有限脈沖響應）法和頻域上的FFT（快速傅里葉）法。FFT法適合運算量較小的場合。相比FFT法，FIR濾波器組主要有兩個優點：其一，設計方法更加靈活有效（如更低的旁瓣）；其二，對目標和雜波速度的分布匹配更易進行分別設計和選擇控制。

本文主要說明了MTD雷達信號處理的一般過程，相比MTI的不同之處和優點，窄帶濾波器組的實現方法及其間的比較。限于篇幅文中只是進行了些概念上的分析，各部分更加的詳盡內容請參閱相關的參考文獻。

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