雷达系统设计MATLAB仿真

仿真是现代雷达系统设计成功的基础，从这一点来说，没有任何软件比MATLAB更好。但是，软件及其使用能力并不能保证成功，还应该具备以下能力：
1.理解雷达工作和设计的思想
2.知道如何选择雷达参数以满足设计要求
3.能够在雷达大小、工作模式、频率选择、波形和信号处理的环境下进行详细的折中分析
4.编制损失和误差的设计预算
《雷达系统设计MATLAB仿真》将讲授所有这些知识，同时提供MATLAB文件和雷达系统设计与分析所需要的实际仿真经验。本书*部分是对雷达系统分析和设计过程的全面描述。从第1章开始便引入独特的设计案例研究，并且贯穿于全书。本书第二部分针对专门的雷达主题进行介绍（其中一些章节是与该领域其他专家一起编著的），这对于全面理解雷达系统设计与分析是非常重要的。
本书配有丰富的MATLAB程序和函数支持，可以从如下网址下载：
 

本书系统地讲述了雷达系统分析和设计的全过程，并有一个完整的设计案例贯穿于全书，同时各章分别还有一些小型实例。本书的主要内容包括：雷达基础导论、雷达检测、雷达波形、雷达模糊函数、脉冲压缩、面杂波与体杂波、动目标显示和杂波抑制、相控阵、目标跟踪、电子对抗、雷达截面积、高分辨率战术合成孔径雷达、信号处理等。所有MATLAB代码和函数均可从网站获得。

雷达学科世界范围内公认的专家，具有将近30年的研究经验，在雷达技术、雷达设计与分析（包括所有传感器子部件）、雷达仿真和模型设计、雷达特征和雷达算法开发（特别是在先进杂波抑制技术和对抗方面）等领域有丰富的成果。

第 一 部 分
第1章雷达基础导论
1.1雷达分类
1.2距离
1.3距离分辨率
1.4多普勒频率
1.5雷达方程
1.6搜索（警戒）
1.7脉冲积累
1.8雷达损失
1.9“我的雷达”设计案例研究——实习1
1.10MATLAB程序和函数清单
附录1A脉冲雷达
附录1B噪声系数第2章雷达检测
2.1噪声中的检测
2.2虚警概率
2.3检测概率
2.4脉冲积累
2.5起伏目标的检测
2.6检测概率的计算
2.7修正的雷达方程
2.8检测累积概率
2.9恒虚警率（CFAR）
2.10“我的雷达”设计案例研究——实习2
2.11MATLAB程序及函数清单第3章雷达波形
3.1低通、带通信号和正交分量
3.2解析信号
3.3连续和脉冲波形
3.4线性调频波形
3.5高距离分辨率
3.6步进频波形
3.7匹配滤波器
3.8副本
3.9LFM波形的匹配滤波器响应
3.10波形分辨率和模糊
3.11“我的雷达”设计案例研究——实习3
3.12MATLAB程序和函数清单第4章雷达模糊函数
4.1简介
4.2模糊函数的例子
4.3模糊函数等高图
4.4数字编码波形
4.5“我的雷达”设计案例研究——实习4
4.6MATLAB程序和函数清单第5章脉冲压缩
5.1时间带宽积
5.2脉冲压缩的雷达方程
5.3LFM脉冲压缩
5.4“我的雷达”设计案例研究——实习5
5.5MATLAB程序和函数清单第6章面杂波与体杂波
6.1杂波的概念
6.2面杂波
6.3体杂波
6.4杂波统计模型
6.5“我的雷达”设计案例研究——实习6
6.6程序及函数清单第7章动目标显示和杂波抑制
7.1杂波谱
7.2动目标显示（MTI）
7.3单延迟线对消器
7.4双延迟线对消器
7.5反馈延迟线对消器（递归滤波器）
7.6重频参差
7.7MTI改善因子
7.8“我的雷达”设计案例研究——实习7
7.9MATLAB程序及函数清单第8章相控阵
8.1方向增益、功率增益及有效孔径
8.2近场和远场
8.3一般阵列
8.4线性阵列
8.5平面阵列
8.6阵列扫描损耗
8.7“我的雷达”设计案例研究——实习8
8.8MATLAB程序及函数清单第9章目标跟踪
9.1角跟踪
9.2比幅单脉冲
9.3比相单脉冲
9.4距离跟踪
9.5边扫描边跟踪（TWS）
9.6LTI系统的状态变量表示法
9.7感兴趣的LTI系统
9.8固定增益跟踪滤波器
9.9卡尔曼滤波器
9.10“我的雷达”设计案例研究——实习9
9.11MATLAB程序及函数清单
第 二 部 分
第10章电子对抗（ECM）
10.1简介
10.2干扰机
10.3距离减小因子
10.4箔条
10.5MATLAB程序和函数清单第11章雷达截面积（RCS）
11.1RCS定义
11.2RCS预测方法
11.3与视角和频率的关系
11.4RCS与极化的关系
11.5简单物体的RCS
11.6戴介质帽的楔的散射
11.7复杂目标的RCS
11.8RCS起伏和统计模型
11.9MATLAB程序和函数清单第12章高分辨率战术合成孔径雷达
12.1简介
12.2侧视SAR几何关系
12.3SAR的设计考虑
12.4SAR雷达方程
12.5SAR信号处理
12.6侧视SAR的多普勒处理
12.7SAR成像的多普勒处理
12.8距离走动
12.9三维SAR成像技术
12.10MATLAB程序与函数清单第13章信号处理
13.1信号与系统分类
13.2傅里叶变换
13.3傅里叶级数
13.4卷积和相关积分
13.5能量和功率谱密度
13.6随机变量
13.7多元高斯分布
13.8随机过程
13.9采样定理
13.10z变换
13.11离散傅里叶变换
13.12离散功率谱
13.13加窗技术
13.14MATLAB程序清单
附录13A傅里叶变换表
附录13B常用概率密度
附录13Cz变换表第14章MATLAB程序及函数名称表参考文献

本书特色：
强调设计过程，同时提供分析雷达系统所需要的理论背景；
全面介绍目标跟踪系统、合成孔径雷达和信号处理等相关技术；
一个主案例研究贯穿于全书，各章还有各种小型的案例研究；
提供完整的与雷达系统设计相关的MATLAB程序和函数的源代码；

仿真是现代雷达系统设计成功的基础，从这一点来说，没有任何软件比MATLAB更好。但是，软件及其使用能力并不能保证成功，还应该具备以下能力：
1.理解雷达工作和设计的思想
2.知道如何选择雷达参数以满足设计要求
3.能够在雷达大小、工作模式、频率选择、波形和信号处理的环境下进行详细的折中分析
4.编制损失和误差的设计预算
《雷达系统设计MATLAB仿真》将讲授所有这些知识，同时提供MATLAB文件和雷达系统设计与分析所需要的实际仿真经验。本书部分是对雷达系统分析和设计过程的全面描述。从第1章开始便引入独特的设计案例研究，并且贯穿于全书。本书第二部分针对专门的雷达主题进行介绍（其中一些章节是与该领域其他专家一起编著的），这对于全面理解雷达系统设计与分析是非常重要的。
本书配有丰富的MATLAB程序和函数支持，可以从如下网址下载：

译者序
雷达是一种全天时、全天候的传感器，可以安装在车辆、飞机和卫星等多种平台上，在军事和民用等方面都具有重要的应用价值，因此一直受到世界各国的高度重视。仿真是现代雷达系统设计成功的基础，从这一点来说，毫无疑问，没有任何软件比MATLAB更好。
经过改革开放几十年的发展，我国在雷达领域取得了长足的进步，特别是近十几年，随着国家的不断投入，我国的雷达事业进入了一个快速发展的时期。在实际工作中，无论是雷达系统研制人员，还是雷达信号处理人员，都希望有一本系统全面地介绍雷达系统及其仿真的专著，在学习雷达系统基本知识的同时，能够进行仿真实践，以增强理解。Bassem R. Mahafza和Atef Z. Elsherbeni合著的这本书完全可以满足读者的这种需求。
Mahafza博士是公认的雷达学科的专家，具有近30年的丰富经验，发表了60多篇论文和100多篇技术报告，出版了4部雷达专著，本书是其中的代表之作。为了推动我国雷达技术的发展，我们组织翻译了本书。本书重点是雷达系统设计，然而本书还提供了坚实的理论，使读者具备必要的背景知识，以便进行雷达系统分析。本书组织的目的是讲授一种概念性的设计过程及相关的折中分析和计算。本书可作为工作在雷达系统领域的雷达工程师的工程参考书。本书所提供的MATLAB代码可为用户提供雷达系统分析和设计的手把手的经验。
全书共分为两大部分，包含14章和5个附录，其中第1章、第2章、第10章、第11章和第14章及附录1A和1B由朱国富翻译，第6章至第9章由黄晓涛翻译，第3章至第5章由黎向阳翻译，第12章和第13章及附录13A，13B和13C由李悦丽翻译。另外参与翻译工作的还有博士研究生贺峰、刘博、赵志勇和耿世磊。朱国富完成了全书的统稿工作，周智敏教授对全书进行了审校。国防科技大学的有关专家对本书进行了审阅，提出了许多宝贵意见，在此表示衷心感谢！
本书的译者都是多年工作在雷达技术领域的一线研究人员，具有丰富的实践经验，但是雷达系统涉及的知识面很广，因此我们对于原著内容的理解难免会有偏差，翻译不当之处，希望得到各位同行和专家的批评指正。前言
《雷达系统设计MATLAB仿真》的重点是雷达系统设计。然而，本书提供了坚实的理论，使读者具备必要的背景知识以进行雷达系统分析。撰写本书的目的是讲授一种概念性的设计过程及相关的折中分析和计算。本书可作为工作在雷达系统领域的雷达工程师的工程参考书。本书所提供的MATLAB代码可为用户提供雷达系统分析和设计的手把手的经验。
第1章引入了一个雷达设计案例研究，并且贯穿全书，详细介绍和分析了作者如何设计这部雷达，还进行了折中分析和计算。另外，在本书中还有几个小型的设计案例。
《雷达系统设计MATLAB仿真》分为两部分：部分提供了对雷达系统分析和设计的完整描述。第1章引入了一个贯穿全书的设计案例研究。每一章都基于本书当前所涵盖的理论，从作者的观点介绍如何设计案例研究中的雷达。随着本书讲述内容的深入，讨论了新的理论，并且设计案例研究的要求会变化或更新，设计的复杂性也会增加。为了这个目的，开发了一整套MATLAB 6仿真程序来支持这个开发过程。这部分对学生和雷达工程师而言是很有价值的，可帮助他们理解雷达系统及其设计过程，包括：（1）学习如何选择不同的雷达参数，以满足设计需求；（2）在雷达大小、工作模式、频率选择、波形和信号处理之间进行详细的折中分析；（3）建立和开发与设计有关的损失和误差预算；（4）形成雷达工作和设计方法的深刻理解。另外，部分的各章包含几个贴切的小型设计案例研究，以帮助增强对利用各章所介绍的材料进行雷达设计的理解。
第二部分的几章涵盖了专门的雷达主题，其中一些是与该领域的其他专家一起编著或合著的。第二部分的材料是想通过所提供的这些与雷达主题相关的详细和全面的观点，来进一步增强对雷达系统分析的理解。
本书中的MATLAB函数和程序包括所有形式的雷达方程：脉冲压缩、去斜处理、匹配滤波器、所有Swerling模型的检测概率的计算、高距离分辨率（HRR）、步进频波形分析、ghk跟踪滤波器、卡尔曼滤波器、相控阵天线、杂波计算、雷达模糊函数、ECM、箔条，等等。相关代码的下载网址为。在网页上点击Downloads/Updates即可找到可下载文件。
第1章描述了雷达系统中常用的术语，如距离、距离分辨率和多普勒频率。本章开发了雷达距离方程，后介绍了命名为“‘我的雷达’设计案例研究”的案例。第2章提供了雷达检测概率的计算及其相关主题的概述；介绍和分析了包括Swerling I、II、III和IV模型的起伏目标的检测；还介绍了相干和非相干积累，分析了积累检测概率，介绍了 “我的雷达”设计案例研究——实习2。
第3章回顾了雷达波形，包括CW、脉冲和LFM；分析了高距离分辨率（HRR）波形和步进频波形；介绍和分析了匹配滤波器（MF）的概念。第4章详细介绍了与雷达模糊函数有关的原理，包括单个脉冲、线性调频脉冲、无调制脉冲串、巴克码和PRN码的模糊函数。第5章介绍了脉冲压缩，分析了MF和去斜处理器。
第6章包含杂波概念的处理，包括面杂波和体杂波。第7章介绍了使用动目标显示（MTI）的杂波抑制，分析了抑制杂波影响的延迟线对消器的实现方式。
第8章详细分析了相控阵。仔细研究了线性阵列，并且开发了计算和绘制相关阵列方向图的MATLAB代码；还介绍了具有各种格点配置的面阵列。
第9章讨论了目标跟踪雷达系统。本章的部分是单目标跟踪。详细讨论了顺序波瓣法、圆锥扫描、单脉冲和距离跟踪等主题。本章第二部分介绍了多目标跟踪技术，详细介绍了固定增益跟踪滤波器，如αβ和αβγ滤波器；介绍了卡尔曼滤波器的概念；深入分析了卡尔曼滤波器的特殊情况。
第10章是与阿拉巴马州亨斯维尔的美国陆军空间和导弹防御司令部的Michael  Madewell先生合著的。本章概述了电子对抗（ECM）技术，介绍了自屏蔽和远距离干扰等主题，还分析了雷达箔条，介绍了一种用于弹道导弹防御（BMD）的箔条抑制技术。
第11章关注于雷达截面积（RCS）；讨论了RCS与视角、频率和极化的关系；研究了目标散射矩阵；介绍了很多简单目标的RCS；讨论了复杂目标的RCS；介绍了目标起伏模型。     
第12章是与阿拉巴马州红石兵工厂的美国陆军航空和导弹全寿命管理司令部（AMCOM）的Brian Smith博士合著的。本章介绍了战术合成孔径雷达（SAR）的主题。本章的主题包括：SAR信号处理、SAR设计和SAR雷达方程。后，第13章概述了信号处理。
任何实体或个人都可以随意使用本书提供的材料和本书作者设计的MATLAB代码。作者和出版商对使用本书可能造成的任何物质或非物质损失、人身或任何种类的财产损失、任意的和所有的其他类型的损失，不承担义务和责任。

致谢
作者首先感谢上帝给了我们耐心和毅力完成这项工作。非常感谢我们的家庭，为了让我们完成此书，他们放弃和牺牲了很多时间。作者还要感谢所有的同事和朋友，在本书的准备期间得到了他们很多支持。特别感谢Brian Smith、James Michael Madewell、Patrick Barker、David Hall、Mohamed AlSharkawy和Mattew Inman，他们合著了本书，或者审校了其中的一些内容。