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非相参积累增益,比相参积累增益更难计算?

 goandlove 2018-01-06


信噪比(SNR)是许多雷达信号处理的一个起基本决定性的质量指标。下面给出一些重要的例子:

  • 对于给定的虚警概率,检测概率随SNR的增加而提高;

  • 提高SNR,则探测范围、角度和多普勒频率的测量精度得到改善(测量误差的标准差减小);

  • 随着SNR的提高,合成孔径雷达(SAR)成像中图像对比度(动态范围)得到提高。

很多雷达信号处理通过将多个数据样本叠加(“积累”)来提高SNR。两种重要的积累方式包括:相参积累与非相参积累。

相参积累增益

相参积累增益是将多次接收的带有加性噪声的信号通过相参积累的方式从而得到信噪比的提高。信号为复数数据时积累需要考虑相参性,从而可以利用信号的幅度和相位信息。

相参积累的增益来自于N个信号样本在相位上的相加,信号分量能量的增益为N2,而噪声积累的增益只有N。积累时在对相位调制信号的补偿后实现相位相加,SNR可提高为原来的N倍。

相参积累的这种普遍性是任何匹配滤波技术获得处理增益的基础,例如多普勒滤波、合成孔径雷达(SAR)图像形成和空时自适应处理(STAP)。相参积累的这种普遍性是任何匹配滤波技术获得处理增益的基础,例如多普勒滤波、合成孔径雷达图像形成和空时自适应处理。

非相参积累增益

非相参积累,其和为复数数据样本幅度的函数,积累时失去了相位信息。积累的方式通常有线性检波器、平方律检波器或对数检波器。由于是取了幅度,则无法分成信号分量和噪声分量而个部分了,因此也无法定义信噪比了,从而无法直接计算SNR和非相参积累的增益。

非相参积累的定义

非相参积累多个数据样本使其达到特定的检测性能时单个样本所需的SNR,将其与使用一个样本达到相同检测性能时的SNR进行比较。


下图中,当N的指数值为1时,则是相参积累的情况。而非相参积累有时候会选0.5,也就是非相参积累的增益选根号N。但通常的情况是一个介于0.5~1的值,具体的计算还要根据目标类型的不同以及采用的检测方法来进行计算,详细推导和计算可参考文本的中英文版。



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