本文将宽带FMCW发射波形引入近程TR-R2多站雷达系统，利用FMCW雷达信号的高分辨率特点，分析了近程TR-R2系统的目标定位，提出了利用回波信号频谱估计细柱状目标长度的方法，并导出了计算目标长度的解析公式.速度矢量在目标探测与分析中，尤其是在近程目标的识别中具有重要的意义.本文首次分析了TR-R2系统中目标速度的测量方法并给出了算法公式.文中对系统性能进行了较全面的分析与仿真.

关键词:多基地雷达;调频连续波;系统分析

一、引言

多站雷达具有许多适应现代战争环境的独特优点，所以近年来重新获得人们的重视.然而，以往这方面的研究[1～3]大都是针对远程应用.对多站雷达近程应用的研究很少.对于那些目标密度低，目标形状简单(一般为细柱状)，但要求系统反应速度快的近程应用场合(作用距离在3km以内)，怎样高速地对目标几何中心定位，分析目标特性并估计目标尺寸;如何分析系统对目标的探测精度;多站系统该如何布局等等，都是尚未很好研究的实际问题.本文将分析TR-R2多基地雷达系统的近程应用.

高线性度FMCW发射波形具有高分辨率特点，雷达系统采用宽带高线性度FMCW发射波形时能够实现对目标的高精度定位.但单纯的FMCW信号会发生严重的时延和频移耦合，从而使FMCW信号不能发挥应有的效能.同时这种信号的匹配滤波也会因多卜勒失真而变差.当目标速度v0.1c/TB(c为光速，T为信号时宽，B为信号带宽)时，这种影响可以忽略[4]，然而，对于大时宽带宽信号(如时宽1ms，带宽500MHz)，且目标速度较高时，上述条件一般不再满足.另外，单频脉冲是一种简单的发射波形，其信号处理容易，频移测量精度高且与时延不发生耦合，很适合于用来测量目标速度.为此本文将FMCW信号与单频脉冲信号两者的优点结合起来，采用两种波形交替发射，对目标回波综合处理的办法完成时延与频移的解耦，从而构成了一种能充分发挥FMCW信号效能，同时实现高精度定位与测速的新方法.系统发射信号的频率关系如图1所示.

图1发射频率变化规律

在0-T1时段内系统发射单频脉冲，完成多卜勒频移测量.在T1-T时段内，系统发射高线性度FMCW信号，接收机根据0-T1时段的频移测量，在回波信号中扣除频移影响，完成时延的高精度测量，实现目标几何中心定位，而后利用回波谱宽估算细柱状目标长度，并求出目标速度矢量.

文中假定测量周期T在ms量级，在这段时间内近似认为目标速度是不变的.同时考虑系统的实时性要求，本文将不讨论目标细节的识别，而是根据近程环境特点仅仅估计细柱状目标长度.文中所采用的算法也都是能一次完成计算的解析算法.

二、几何中心定位算法

多站系统的几何布局如图2所示.在T1-T时段内，t时刻的发射频率为

νT=ν0+kt(1)

t时刻经目标几何中心到达Si的信号频率为

(2)

式中RT,Ri分别为目标几何中心与ST及Si的距离，k为FMCW线性调频的速率.t时刻直达Si的信号频率为

(3)

RTSi为发射机直达Si的距离.假设已根据0-T1时段测出的目标多卜勒频移，并在式(2)、(3)中扣除了该频移的影响.这时，Si对νTSi与νTOSi进行相关处理，求得频差νdi

(4)

图2多站雷达系统布局

图3多站系统的收发频率关