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第一部分 低截获概率雷达设计基础2

第1章 发现与不被发现2

1.1 LPI的需求2

1.2 LPI雷达的特点3

1.2.1天线的考虑3

1.2.2超低旁瓣的获取4

1.2.3天线的搜索扫描样式6

1.2.4先进的多功能射频概念8

1.2.5发射机的考虑9

1.2.6功率管理10

1.2.7载频的考虑10

1.3 LPI雷达的关键——脉冲压缩11

1.4雷达探测距离14

1.5截获距离16

1.6雷达距离和截获距离的对比18

1.7 Pilot LPI雷达19

1.8结束语23

参考文献23

习题24

第2章 LPI技术及其应用26

2.1高度计26

2.1.1引言26

2.1.2野战LPI高度表27

2.2着陆系统29

2.2.1引言29

2.2.2野战LPI着陆系统29

2.3监视和火控雷达30

2.3.1战场知觉30

2.3.2 LPI陆基系统30

2.3.3 LPI机载系统35

2.4反舰导弹和鱼雷导引头36

2.4.1水面海军的严重威胁36

2.4.2野战LPI导引头系统37

2.5 LPI雷达系统总结39

参考文献40

习题41

第3章 LPI波形的模糊度分析42

3.1模糊函数42

3.2周期自相关函数42

3.3周期模糊函数43

3.3.1周期模糊函数的周期性44

3.3.2峰值电平和综合旁瓣电平44

3.4 Frank相位调制示例44

3.4.1发射波形45

3.4.2仿真结果45

3.5降低多普勒旁瓣48

参考文献49

习题49

第4章 FMCW雷达51

4.1 FMCW的优点51

4.2单天线LPI雷达的目标检测52

4.3发射波形设计54

4.3.1三角波54

4.3.2波形频谱56

4.3.3线性调频波形的产生57

4.4收发隔离59

4.4.1传输线的基本原理59

4.4.2采用环形器的单天线隔离度60

4.4.3采用反射功率对消器的单天线隔离度61

4.5接收信号63

4.6 LPI搜索模式处理63

4.7跟踪模式处理技术66

4.8扫频非线性的影响67

4.9动目标显示滤波68

4.10匹配接收机响应68

4.11失配接收机响应70

4.12 PANDORA FMCW雷达71

4.13电子攻击的考虑72

4.14调频连续波发射机的技术趋势72

参考文献75

习题77

第5章 相移键控技术79

5.1引言79

5.2发射信号80

5.3二相码80

5.4多相码83

5.5多相巴克码84

5.6 Frank编码92

5.7 P1码95

5.8 P2码97

5.9 P3码98

5.10 P4码100

5.11多时编码103

5.11.1 T1（n）码103

5.11.2 T2（n）码105

5.11.3 T3（n）码107

5.11.4 T4（n）码110

5.12全向LPI雷达112

5.13总结114

参考文献114

习题115

第6章 频移键控技术118

6.1 FSK的优点118

6.2 FSK连续波信号的描述119

6.3 FSK雷达的距离计算119

6.4 Costas编码120

6.4.1 Costas阵列或序列的特性120

6.4.2差分三角形的计算121

6.4.3 Costas序列的周期模糊函数推导121

6.4.4 Costas阵列的Welch构造法122

6.5 FSK/PSK混合技术123

6.5.1 FSK/PSK信号的描述123

6.5.2 FSK/PSK信号的性能124

6.6匹配的FSK/PSK信号125

6.7结束语128

参考文献129

习题129

第7章 噪声技术131

7.1历史回顾131

7.2超宽带的考虑133

7.3随机噪声雷达的原理134

7.4 Narayanan随机噪声雷达设计136

7.4.1工作特性137

7.4.2 RNR发射机的模型138

7.4.3周期模糊的结果139

7.5随机噪声+FMCW雷达141

7.5.1 RNFR的频谱141

7.5.2 RNFR发射机模型142

7.5.3周期模糊的结果143

7.6随机噪声FMCW+正弦144

7.6.1 RNFSR发射机模型146

7.6.2周期模糊的结果147

7.7随机二相调制148

7.7.1 RBPC发射机模型149

7.7.2周期模糊的结果149

7.8毫米波噪声雷达150

7.9相关接收机技术151

7.9.1理想相关151

7.9.2数模相关152

7.9.3全数字相关152

7.9.4声光相关153

7.10结束语154

参考文献155

习题157

第8章 超视距雷达158

8.1 OTHR的两种类型158

8.2天波OTHR159

8.2.1电离层特性160

8.2.2 F2层传播特性举例164

8.2.3多普勒杂波谱164

8.2.4天波OTHR系统举例165

8.2.5天波处理方法167

8.3天波LPI波形的考虑168

8.3.1相位调制技术168

8.3.2 Costas跳频码169

8.3.3降低CIT169

8.3.4多波形重复频率169

8.3.5带外发射抑制172

8.4天波系统最大探测距离173

8.5天波系统地面覆盖区预测175

8.6地波OTHR177

8.6.1引言177

8.6.2地波OTHR系统举例178

8.7地波LPI波形的考虑180

8.7.1 FMICW的特征180

8.7.2 FMICW的模糊空间182

8.8地波系统的最大探测距离183

8.9结论187

参考文献187

习题190

第9章 案例研究：反舰导弹LPI导引头191

9.1 ASCM导引头技术的发展历史191

9.2 ASCM技术的未来191

9.3威胁探测193

9.4 ASCM目标场景194

9.4.1低RCS目标194

9.4.2海杂波模型195

9.4.3线性FMCW发射机的功率管理196

9.4.4目标杂波比197

9.5 ASCM舰船目标模型199

参考文献199

习题200

第10章 网络中心战与组网LPI雷达系统201

10.1网络中心战201

10.1.1 NCW的要求203

10.1.2态势感知203

10.1.3机动性204

10.1.4决策速度与行动速度204

10.1.5灵活性204

10.1.6杀伤力205

10.2信息网络分析的度量方法205

10.2.1广义连接性量度205

10.2.2参考连接性量度207

10.2.3网络覆盖率207

10.2.4压制作战举例207

10.2.5扩展广义连接性量度209

10.2.6熵和网络丰富性210

10.2.7最大运行速度211

10.3电子攻击212

10.4信息网络分析和LPIsimNet212

10.5组网LPI雷达系统216

10.5.1组网LPI雷达系统的优势217

10.5.2组网LPI雷达灵敏度218

10.5.3信号模型219

10.5.4组网雷达电子攻击220

10.6组网雷达分析（使用LPIsimNet工具）221

10.6.1单基地LPI发射机和SNR等高线图221

10.6.2三部组网LPI发射机222

10.6.3有干扰机时的两部组网LPI发射机223

10.7组网雷达的正交波形225

10.7.1正交多相码225

10.7.2解决多普勒频移退化229

10.7.3正交跳频序列230

10.7.4噪声波形233

10.8组网超视距雷达系统233

参考文献234

习题236

第二部分 截获接收机策略及其信号处理240

第11章 截获LPI雷达信号的策略240

11.1 EW截获接收机技术240

11.1.1传统的方法240

11.1.2间歇观察问题241

11.1.3现代网络中心概念的产生241

11.2用UAV探测LPI雷达242

11.3非合作截获接收机243

11.3.1检测LPI波形的经典接收机结构比较243

11.3.2数字EW接收机245

11.3.3直接RF采样247

11.4 LPI波形解调248

11.5 EW接收机的挑战249

11.6结束语250

参考文献250

第12章 LPI雷达波形的Wigner-Ville分布分析252

12.1 Wigner-Ville分布252

12.1.1连续WVD252

12.1.2计算示例：实输入信号254

12.1.3计算示例：复输入信号256

12.1.4双频输入信号的结果259

12.2 FMCW分析260

12.3 BPSK分析261

12.4多相码分析263

12.5多时码分析264

12.6区分不同相位编码265

12.7 FSK和FSK/PSK分析268

12.8小结269

参考文献270

习题271

第13章 LPI雷达波形的Choi-Williams分布分析273

13.1数学推导273

13.2 LPI信号分析275

13.2.1 FMCW分析275

13.2.2 BPSK分析275

13.2.3多相码分析277

13.2.4多时码分析278

13.2.5 FSK和FSK/PSK分析279

13.3小结281

参考文献281

习题281

第14章 LPI雷达的正交镜像滤波分析282

14.1时频小波分解282

14.1.1基函数282

14.1.2短时傅里叶变换分解283

14.1.3小波与小波变换283

14.1.4小波滤波器284

14.2离散双通道正交镜像滤波器组286

14.3滤除低通分量的树形结构287

14.4滤除高通分量的树形结构287

14.5 QMFB树接收机289

14.6计算举例290

14.6.1复单频信号290

14.6.2复双频信号292

14.7 FMCW分析293

14.8 BPSK分析294

14.9多相码分析296

14.10多时码分析298

14.11 Costas跳频分析299

14.12 FSK/PSK信号分析300

14.13噪声波形分析301

14.14小结303

参考文献303

习题304

第15章 低截获雷达参数检测的循环平稳谱分析306

15.1引言306

15.1.1循环自相关306

15.1.2谱相关密度307

15.2谱相关密度估计308

15.3离散时间循环平稳算法310

15.3.1时间平滑FFT积累方法310

15.3.2直接频率平滑方法312

15.4测试信号313

15.5 BPSK分析315

15.6 FMCW分析318

15.7多相码分析319

15.8多时码分析320

15.9 Costas跳频结果321

15.10随机噪声分析322

15.11总结323

参考文献323

习题324

第16章 反辐射导弹325

16.1对敌防空压制325

16.1.1 SEAD的起源326

16.1.2早期ARM的发展326

16.1.3越南战争327

16.1.4后越南战争328

16.1.5小型空射诱饵329

16.2反辐射导弹导引头设计330

16.2.1天线设计330

16.2.2接收机和信号处理334

16.2.3双模设计335

16.2.4信号处理337

16.2.5未来的ARM——关注LPI发射机338

16.3 ARM性能指标340

16.4苏联和“华约”盟国341

16.4.1 AA-10 Alamo342

16.4.2 AS-4 Kitchen342

16.4.3 AS-5 Kelt343

16.4.4 AS-6 Kingfish343

16.4.5 AS-9 Kyle344

16.4.6 AS-11 Kilter345

16.4.7 Kh-27346

16.4.8 AS-12 Kegler346

16.4.9 AS-16 Kickback347

16.4.10 AS-17 Krypton348

16.5美国349

16.5.1 Shrike349

16.5.2标准ARM350

16.5.3 HARM350

16.5.4 AARGM351

16.5.5低成本反应式攻击导弹351

16.5.6 Sidearm352

16.5.7滚动弹体导弹352

16.5.8陆军无人机353

16.6法国354

16.7英国354

16.8中国台湾355

16.9德国356

16.10以色列357

16.10.1 Harpy357

16.10.2 STAR-1358

16.11中国359

16.12反-反辐射导弹技术361

16.12.1诱饵362

16.12.2 Gazetchik363

16.12.3 AN/TLQ-32 ARM-D诱饵364

参考文献365

习题367

第17章 LPI雷达调制的自动分类369

17.1采用时-频图像的分类369

17.2分类权和自动化370

17.2.1人机接口的考虑370

17.2.2自动化和操作员370

17.2.3自动调制分类371

17.3非线性分类网络372

17.3.1单感知器网络372

17.3.2多层感知器网络374

17.3.3径向基函数376

17.4特征提取和信号处理377

17.4.1边际频率自适应二值化377

17.4.2多层感知器分类结果380

17.4.3径向基函数网络的分类结果384

17.4.4对分类结果的讨论385

17.5改进的特征提取信号处理385

17.5.1一致截取低通滤波386

17.5.2计算边际频率分布388

17.5.3主分量分析391

17.5.4用改进的特征提取方法分类393

17.5.5多层感知器的分类结果398

17.5.6径向基函数的分类结果401

17.6总结404

参考文献405

习题407

第18章 调制参数的自动提取409

18.1发射机分类409

18.2利用Wigner-Ville分布-Radon变换的多相参数提取410

18.2.1时频算法讨论410

18.2.2算法测试413

18.3正交镜像滤波的多相参数415

18.3.1小波分解算法简介415

18.3.2算法测试416

18.4循环平稳双频平面条件的调频连续波参数416

18.4.1循环平稳算法简介418

18.4.2算法测试419

18.5结束语420

参考文献422

习题422

附录426

附录A 低截获概率工具箱426

A.1 LPIT工具箱介绍426

A.2命名规则与示例427

附录B 使用LPIT文件产生周期模糊函数图428

附录C 本原根和Costas序列429

C.1质数429

C.2完全剩余系和既约剩余系429

C.3本原根430

附录D LPIsimNet433

D.1 LPIsimNet架构概述433

D.2设置节点属性436

D.3浏览仿真结果437

D.4添加一架运动的干扰机到场景中439

D.5出现干扰机时的组网雷达440

附录E ΔF=500Hz时FMCW的PWVD结果445

附录F T=64ms时Frank编码的PWVD结果446

附录G 多相码P1、P2、P3和P4的PWVD结果447

G.1 P1码分析447

G.2 P2码分析448

G.3 P3码分析448

G.4 P4码分析449

附录H 多时码T2、T3和T4的PWVD结果451

H.1 T2（2）多时码451

H.2 T3（2）多时码452

H.3 T4（2）多时码453

附录I ΔF=500Hz时FMCW的QMFB结果455

附录J 11bit BPSK的QMFB结果456

附录K Nc=16时Frank信号的QMFB结果458

附录L P1、P2、P3和P4的QMFB结果460

L.1 P1分析460

L.2 P2分析461

L.3 P3分析463

L.4 P4分析464

附录M T2、T3和T4的QMFB结果466

附录N ΔF=500Hz时FMCW的周期平稳处理结果469

附录O Nc=16时Frank信号的周期平稳处理结果470

附录P P1、P2、P3和P4的周期平稳处理结果472

P.1 P1码分析472

P.2 P2码分析473

P.3 P3码分析474

P.4 P4码分析474

附录Q T2、T3和T4的周期平稳处理结果476

Q.1多时T2（2）码分析476

Q.2多时T3（2）码分析477

Q.3多时T4（2）码分析477

符号表479

缩略词493