MTD雷达信号处理实现过程简析

徐卫合　赵咏梅

摘 要：动目标检测（MTD，Moving target detection）是现代雷达系统中重要的信号处理技术，采用MTD技术的雷达在当前得到了越来越广泛的应用。文中介绍了MTI/MTD技术的基本原理，对MTD雷达信号处理的实现方法和一般过程进行了简要的分析，并对某些关键部分的多种实现方法进行了一些比较。

关键词：MTI；MTD；动目标；多普勒滤波器组

雷达在探测各种运动目标时几乎都会受到杂波的干扰。由于运动目标和固定目标、一些缓慢运动的目标如气象杂波，敌方施放的铝箔干扰条、鸟群等产生的回波信号的多普勒频移是不同的，针对此区别采用MTI/MTD技术就可以获得所需的目标信息。

1 MTI/MTD的简介

动目标显示（MTI）简单理解就是一种抑制固定杂波或缓慢运动杂波的频域滤波器。它利用运动目标回波和固定杂波及慢速杂波在频域上的不同，有效抑制杂波而获取目标回波信号。MTD是为了弥补MTI某些情况下检测能力不够的缺陷，提高在强杂波、弱目标时，依据最佳滤波器理论使用的一种信号处理技术。在信号处理方面MTD比MTI从下面三个方面进行了改进：

⑴采用了更多的数字信号处理技术，改善了滤波器频率特性，更接近于最佳滤波，提高了改善因子；⑵能够检测到强地物杂波中低速运动的目标甚至是处于切向方向飞行的大目标；⑶能够同时抑制平均多普勒频移等于零的固定目标杂波和诸如气象、鸟群等产生的慢动杂波。

2 MTD雷达信号处理系统

MTD雷达信号处理系统，简单的说就是在MTI的基础上增加了一组覆盖目标回波多普勒频率的所有可能范围的窄带滤波器。其基本框图如图1所示。

2.1 MTI的信号处理

MTI是基于多普勒频率来区分运动目标回波和地物杂波及慢速杂波干扰的，因而MTI一般包括含有多普勒信息的回波信号的相参处理和进行目标区分时的对消处理这两个基本部分。

⑴多普勒信息的获取是使用I、Q正交双通道相干检波器来实现的。固定目标回波信号没有多普勒频移，I、Q输出为一串等幅脉冲；运动目标回波存在多普勒频移，则I、Q输出为一串幅度受多普勒频率调制的脉冲。⑵对消器则是应用运动目标和地物等杂波经过正交双通道处理后，根据多普勒频移产生的信号区别，采用跨周期相消的方式来有效地抑制杂波，从而提取运动目标信号的。

2.2 MTD的信号处理

MTI主要关注的是杂波的抑制而并未对目标回波进行最佳滤波。它只有一个滤波器，并且带宽较宽。因为目标的多普勒频移不可预知，因此要对目标回波进行匹配滤波就需要一组相邻且部分重叠的窄带滤波器来覆盖整个多普勒频率范围，这就是MTD的窄带滤波器组。图2简单说明了MTI和MTD滤波在频域上的区别。

从图2可以看出多普勒滤波器组为一部分重叠且彼此相接的梳齿状滤波器，覆盖从零到雷达重复频率之间的频率范围，完成了对目标回波的最佳匹配滤波。判断各个窄带滤波器有无输出就能有效检测运动目标和运动目标的速度。恒虚警处理的目的是使信号检测时保持虚警概率恒定，以免处理机因太多虚警而过载，有时为了经过虚警处理达到反饱和或降低一些检测能力使雷达在强干扰下仍能继续工作。

多普勒滤波器组是MTD技术的关键所在，其实现方法有在时域上的FIR（有限脉冲响应）法和频域上的FFT（快速傅里叶）法。FFT法适合运算量较小的场合。相比FFT法，FIR滤波器组主要有两个优点：其一，设计方法更加灵活有效（如更低的旁瓣）；其二，对目标和杂波速度的分布匹配更易进行分别设计和选择控制。

本文主要说明了MTD雷达信号处理的一般过程，相比MTI的不同之处和优点，窄带滤波器组的实现方法及其间的比较。限于篇幅文中只是进行了些概念上的分析，各部分更加的详尽内容请参阅相关的参考文献。

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