Radar System Analysis And Modeling (Artech House Radar Library) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Artech House Publishers

作者:David K. Barton

出品人:

页数:450

译者:

出版时间:2004-10-31

价格:USD 149.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781580536813

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雷达系统分析与建模 引言 在现代军事、民用及科学研究领域，雷达系统以其独特的探测、跟踪与测量能力，扮演着不可或缺的关键角色。从早期用于侦测目标的简单脉冲雷达，到如今能够实现高分辨率成像、精确测量速度、甚至具备电子战能力的复杂多功能系统，雷达技术的发展日新月异。理解雷达系统的核心原理、分析其性能指标、掌握建模与仿真方法，对于设计、优化和应用雷达系统至关重要。 本书旨在深入探讨雷达系统的各个方面，为读者提供一个全面而系统的学习框架。我们不仅仅关注雷达系统的理论基础，更强调实际分析与建模的技术细节。通过对关键概念的清晰阐述和典型应用的深入剖析，本书将帮助读者建立扎实的理论根基，并掌握将理论应用于实际问题的能力。 第一部分：雷达系统基础理论 第一章：雷达系统概述 本章将对雷达系统的基本构成、工作流程以及在不同领域的应用进行概览。我们将介绍雷达系统最核心的组成部分，包括发射机、天线、接收机、信号处理器以及数据处理器。理解这些组件的功能和相互作用是深入学习的基础。 雷达基本原理： 介绍电磁波的传播、反射与接收过程。我们将从最基础的物理原理出发，解释雷达如何通过发射电磁波并分析回波来探测目标。 雷达系统组成： 详细解析各关键组件的功能： 发射机： 产生高能量的电磁波信号，包括脉冲和连续波（CW）发射机。 天线： 聚焦和定向电磁波，并接收回波信号，探讨不同类型天线的特点（如抛物面天线、相控阵天线）。 接收机： 放大和处理微弱的回波信号，包括低噪声放大器（LNA）、混频器、滤波器等。 信号处理器： 对接收到的信号进行各种处理，以提取目标信息，例如多普勒处理、脉冲压缩、恒虚警率（CFAR）检测等。 数据处理器： 对目标信息进行进一步分析、跟踪和显示，生成雷达图像或目标轨迹。 雷达工作模式： 介绍不同工作模式的特点及其适用场景，如搜索模式、跟踪模式、测距模式、测速模式等。 雷达应用领域： 概述雷达在军事（目标探测、火控、预警）、民用（航空管制、气象探测、交通监控、地面穿透）、科学研究（空间探测、海洋监测）等领域的广泛应用。 第二章：雷达方程与性能分析 雷达方程是量化雷达系统性能的基石，本章将对其进行详细推导和分析。通过理解雷达方程，我们可以评估雷达在给定条件下探测目标的最小距离、最大距离以及探测概率等关键性能指标。 雷达方程推导： 从电磁波传播的能量损耗和接收天线的收集能力出发，推导基本雷达方程。 发射功率与天线增益： 介绍发射功率（Pt）和发射天线增益（Gt）对雷达探测能力的影响。 自由空间路径损耗： 分析电磁波在空间中传播时发生的能量衰减（4πR^2）。 目标雷达散射截面积（RCS）： 解释RCS的含义及其对回波信号强度的影响，讨论不同类型目标（如飞机、船只）的RCS特性。 接收天线增益与系统损耗： 分析接收天线增益（Gr）、接收系统损耗（Ls）对接收到的回波功率的影响。 噪声功率： 介绍接收机中的热噪声功率（N）以及其他噪声源。 最小可探测信号： 定义最小可探测信号（Smin），并探讨其与信噪比（SNR）的关系。 最大探测距离： 基于雷达方程和Smin，推导雷达的最大探测距离（Rmax），并分析影响Rmax的关键因素（如发射功率、天线增益、RCS、接收机灵敏度等）。 探测概率与虚警概率： 介绍二者之间的权衡关系，以及它们如何影响雷达的实际性能。 脉冲参数的影响： 分析脉冲宽度（τ）、脉冲重复频率（PRF）、脉冲能量（Ep）等参数对雷达性能的影响。 第三章：信号传播与目标回波特性 本章将深入探讨电磁波在传播过程中的影响以及目标回波的复杂性。理解这些因素对于准确分析雷达信号至关重要。 电磁波传播环境： 大气衰减： 分析大气成分（水蒸气、氧气等）对电磁波传播的吸收和散射作用。 地面与海面反射： 讨论地表和海面的反射对雷达信号的影响，如镜像效应、多径效应等，及其如何导致测量误差或干扰。 地形影响： 分析山脉、建筑物等地形对雷达波束的遮挡和反射。 电离层影响： 介绍电离层对雷达信号的折射、吸收和衰落作用（尤其对较低频率）。 目标回波特性： 雷达散射截面积（RCS）变化： 讨论RCS随目标视角、频率、极化等因素的变化，以及其统计特性。 多普勒效应： 解释目标运动引起的电磁波频率偏移，以及其在测速和目标分离中的应用。 目标起伏： 分析目标本身结构的不规则性导致的回波强度起伏，以及其对探测的影响。 杂波： 定义杂波，并分类介绍不同类型的杂波（如地杂波、海杂波、气象杂波、生物杂波等），以及它们对目标探测的干扰。 第二部分：雷达信号处理技术 第四章：脉冲压缩与距离测量 脉冲压缩技术是现代雷达提高距离分辨率和探测灵敏度的关键。本章将详细介绍脉冲压缩的原理和实现方法。 距离分辨率： 定义距离分辨率，并解释其与脉冲宽度的关系。 线性调频（LFM）信号： LFM信号特性： 介绍LFM信号的频率随时间线性变化，以及其匹配滤波器的作用。 匹配滤波： 解释匹配滤波器的作用是最大化输出信噪比，并给出其输出特征。 脉冲压缩增益： 分析脉冲压缩技术如何同时提高距离分辨率和有效发射能量。 非线性调频（NLFM）信号： 简要介绍NLFM信号及其在降低旁瓣方面的优势。 距离测量精度： 分析影响距离测量精度的因素，如脉冲宽度、信号带宽、信噪比等。 第五章：多普勒处理与速度测量 多普勒效应是雷达测量目标径向速度的根本原理。本章将深入探讨多普勒处理技术。 多普勒频移： 基本原理： 解释目标径向速度与多普勒频移之间的线性关系。 多普勒滤波器组： 介绍如何利用一组滤波器来分离不同多普勒频率的目标，实现速度测量。 脉冲多普勒（PD）雷达： 工作原理： 介绍PD雷达如何结合脉冲和多普勒处理来探测和跟踪运动目标。 速度模糊与距离模糊： 分析脉冲重复频率（PRF）对速度和距离测量的限制，以及如何选择合适的PRF来避免模糊。 杂波抑制： 动目标显示（MTI）： 介绍MTI技术如何利用多普勒效应来抑制静止杂波。 动目标检测（MTD）： 介绍MTD技术如何利用多普勒滤波器组来检测和区分动目标。 速度测量精度： 分析影响速度测量精度的因素，如多普勒频移、信号采样率、目标信噪比等。 第六章：目标检测与参数估计 本章关注如何从噪声和杂波中有效地检测目标，并估计其关键参数，如距离、速度、角度等。 恒虚警率（CFAR）检测： 原理： 介绍CFAR检测器如何在变化的噪声和杂波环境下保持恒定的虚警概率。 不同类型的CFAR： 讨论单元平均CFAR（CA-CFAR）、序数统计CFAR（SO-CFAR）、单元排序CFAR（GO-CFAR）等不同CFAR算法的特点和适用性。 概率积分： 介绍二连虚警概率、二连稳健性等概念，以及它们在优化检测性能中的作用。 参数估计： 最大似然估计： 介绍基于最大似然准则的参数估计方法。 克拉美-罗界（CRB）： 介绍CRB作为参数估计性能的理论下限。 超分辨率技术： 简要介绍能够突破单脉冲或单扫描限制的目标参数估计技术。 目标跟踪： 简要介绍卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波（EKF）等用于目标跟踪的基本算法。 第三部分：雷达建模与仿真 第七章：雷达系统建模 本章将介绍如何对雷达系统进行数学建模，以便进行性能分析和仿真。 组件级建模： 发射机模型： 建立发射功率、频率、脉冲形状等参数的模型。 天线模型： 建立天线方向图、波束宽度、增益等参数的模型。 传播模型： 建立大气衰减、多径效应、地形影响等传播环境的模型。 接收机模型： 建立噪声系数、动态范围、带宽等参数的模型。 系统级建模： 整体雷达方程模型： 将各组件模型整合，建立完整的雷达系统模型，用于计算最大探测距离、信噪比等。 多普勒处理模型： 建立多普勒滤波器组、信号处理流程等模型。 目标模型： 建立不同类型目标的RCS模型、运动模型。 仿真场景建模： 地理环境建模： 建立地形、海面、建筑物等环境的数字模型。 目标运动轨迹生成： 模拟真实的目标运动路径。 干扰与欺骗模型： 建模电子对抗（ECM）和电子防护（ESM）等干扰场景。 第八章：雷达性能仿真 在建立雷达系统模型后，本章将重点介绍如何利用仿真工具进行雷达性能评估。 仿真软件介绍： 简要介绍常用的雷达仿真软件，如MATLAB/Simulink、STK、Remcom等，以及它们的特点。 仿真流程设计： 参数设置： 如何在仿真中输入雷达系统参数、目标参数、环境参数等。 场景构建： 如何在仿真环境中搭建仿真场景。 信号生成与处理： 模拟雷达信号的发射、传播、接收和处理过程。 结果分析： 如何提取和分析仿真结果，如探测概率曲线、距离-速度图、目标轨迹等。 关键性能指标仿真： 最大探测距离仿真： 验证雷达方程的有效性，并评估在不同条件下的探测能力。 杂波抑制效果仿真： 评估MTI/MTD等杂波抑制技术的性能。 目标跟踪精度仿真： 评估目标跟踪算法的性能。 抗干扰能力仿真： 评估雷达在面对不同类型干扰时的鲁棒性。 仿真结果的验证与优化： 如何通过仿真结果来优化雷达设计参数，并与理论计算结果进行对比验证。 第九章：先进雷达技术与未来展望 本章将对一些先进雷达技术进行介绍，并对雷达技术未来的发展方向进行展望。 相控阵雷达： 原理与优势： 介绍相控阵雷达的电子扫描原理，以及其在灵活性、可靠性、多功能性方面的优势。 有源相控阵（AESA）： 介绍AESA雷达的特点及其在性能上的突破。 合成孔径雷达（SAR）： 原理与应用： 介绍SAR如何通过运动平台和信号处理获得高分辨率的地面成像。 SAR成像模式： 介绍不同SAR成像模式（如Stripmap, Spotlight, ScanSAR）。 逆合成孔径雷达（ISAR）： 介绍ISAR如何对运动目标（如飞机）进行成像。 低可探测雷达（LPI）： 介绍LPI雷达的技术手段，以降低被敌方侦测到的概率。 MIMO雷达： 介绍MIMO雷达的基本原理及其在提高分辨率、鲁棒性方面的潜力。 人工智能在雷达中的应用： 探讨机器学习、深度学习等AI技术在目标识别、杂波分类、自适应信号处理等方面的应用前景。 雷达技术发展趋势： 展望雷达技术在智能化、小型化、集成化、多功能化等方面的未来发展方向。 结论 雷达系统作为一项复杂而重要的技术，其分析与建模贯穿于设计的各个环节。本书从基础理论到高级技术，从信号处理到系统仿真，为读者提供了一个系统性的学习路径。通过掌握本书中的知识和方法，读者将能够更深入地理解雷达系统的运行机制，更有效地分析和评估雷达性能，并为设计和开发新一代雷达系统奠定坚实的基础。无论您是初学者还是有经验的工程师，都希望本书能为您在雷达领域的研究与实践提供有价值的参考。

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在探讨雷达系统的性能评估部分，这本书展现出了极高的深度和严谨性。我记得有一章专门详细分析了杂波抑制和抗干扰措施，这部分内容对我目前的一个项目至关重要。作者没有停留在理论层面，而是深入探讨了各种实际环境下的性能退化问题，并给出了详细的数学工具来量化这些影响。书中的图示清晰地展示了不同滤波算法在不同信噪比环境下的表现差异，这种直观的对比对于工程决策非常有帮助。更难能可贵的是，书中不仅分析了理想情况下的模型，还对实际部署中可能遇到的非线性误差、器件限制等因素进行了讨论，这使得整本书的实用价值大大提升。对我而言，这本书更像是一个高级工程师的案头手册，里面包含了许多我在其他教材中找不到的“经验之谈”，用非常精确的数学语言表达出来。

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这本书的语言风格非常务实，没有过多华丽的辞藻，直奔主题。我特别欣赏作者在阐述复杂理论时所采用的逻辑结构，他们似乎总能找到最简洁、最直观的方式来解释那些晦涩难懂的数学模型。比如，在介绍目标散射截面（RCS）的建模时，书中并没有简单地堆砌公式，而是通过一系列的物理图像和简化假设，逐步引导读者理解不同几何形状对雷达信号的影响。这种层层递进的讲解方式，极大地降低了初学者的理解门槛。我发现，即便是对于一些我之前感到困惑的概念，通过书中的解释也能豁然开朗。而且，书中大量的案例分析和工程实践的影子，让理论不再是空中楼阁，而是有血有肉的应用技术。我个人的阅读习惯是边读边在笔记本上做笔记，这本书的内容组织方式非常适合这种“互动式”的学习，每一章的结尾都会有一个很好的总结，帮助巩固所学知识。

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这本书的知识密度非常高，内容扎实到让人有些“望而生畏”，但只要坚持读下去，你会发现其内在逻辑的强大自洽性。我感觉这本书更适合作为研究生阶段或资深工程师的进阶读物，因为它假设读者已经具备了扎实的电磁场、信号处理基础。书中对噪声源的分类、参数估计的优化算法（比如贝叶斯框架下的应用）的讨论，都达到了相当高的学术水平。每一次阅读都能发现新的细节和更深刻的见解。我可以毫不夸张地说，这本书不仅仅是传授知识，更是在塑造一种严谨的、量化的问题解决思维方式。它的价值在于提供了一个全面、统一的分析框架，让使用者能够系统地、不出偏差地去设计和评估任何类型的雷达系统。读完这本书，我感觉自己对现代雷达技术的理解层次得到了质的飞跃，它绝对是该领域的里程碑式著作之一。

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这本书的封面设计得相当引人注目，那种深邃的蓝色调和金属质感的字体，立刻就给人一种专业、严谨的印象。我记得我是在一个朋友的推荐下买了这本书，当时我对这个领域还是一知半解，但这本书的标题——《雷达系统分析与建模》——听起来就非常权威。拿到手后，我最先注意到的是它的装帧，硬壳精装，拿在手里沉甸甸的，感觉像是买了一件值得珍藏的工具书。书中的排版也很有讲究，图表和公式的布局清晰，让人在阅读过程中不容易感到眼花缭乱。我当时还特意去网上查了一下作者的背景，发现他们在这个领域确实是响当当的人物，这让我对书中的内容充满了期待。虽然我还没有深入研读，但光是翻阅目录，就能感受到内容的广度和深度，从基础的信号处理到复杂的系统仿真，几乎涵盖了雷达技术各个方面。总的来说，这本书给我的第一印象是：这是一本真正面向专业人士的、值得信赖的参考资料，适合那些想在雷达技术领域深耕下去的人。

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翻开这本书，你会立刻感受到一种非常“工程导向”的氛围，它不仅仅是关于物理原理的探讨，更是关于如何将这些原理转化为可操作、可实现的系统的指南。我尤其欣赏作者在介绍建模过程时所体现出的那种系统思维。他们似乎在时刻提醒读者，雷达系统是一个多环节的复杂链路，任何一个环节的参数选择都会对最终的探测性能产生连锁反应。例如，在讨论波束形成和扫描策略时，书中详细对比了不同扫描方式在覆盖范围、功耗和目标跟踪能力上的取舍，这对于系统架构师来说是极其宝贵的参考信息。此外，书中对仿真工具和软件实现的讨论虽然点到为止，但已经足够启发读者如何将书中的数学模型转化为实际的代码进行验证。可以说，这本书成功地架起了理论研究和工程实践之间的桥梁，让读者能以更宏观的视角审视整个雷达系统的设计流程。

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