超宽带雷达信号多普勒色散分析和补偿方法研究(2)
及日等多个国家的重视而得到了迅猛发展。正如雷达的英文全称，雷达自诞生就
肩负着探测和测距的重任。然而，随着国防科技及电子技术日益发展，雷达面临
隐身、反辐射导弹、低/超低空突防和电子干扰的严峻挑战。因此，对雷达提出
反隐身、抗反辐射导弹、反低/超低空突防和抗电子干扰，即所谓“四抗”的苛
刻要求。肩负目标探测和测距等任务的传统雷达难以适应现代国防发展的需要。
于是，研究能获得如距离文的目标信息更加精细的雷达具有十分重要的应用价
值。
因此，既满足“四抗”要求，而且具有高分辨能力的雷达成为雷达研究者努
力的方向。通过增加信号带宽以寻求提高目标距离分辨能力的超宽带
(Ultra-WideBand, UWB)雷达为其中一种解决方案。UWB 概念的初次提及见于
1969~1984 年期间由 Harmuth 发表的相关文章中。美国国防部高级研究计划署
(Defense Advanced Research Project Agency, DARPA)所属的 Los Alamos 国家实验
室在1990 年3月召开的 UWB雷达会议上首次正式提出“UWB”这一术语，并
对其定义给予了量化标准，即规定如果信号的相对带宽 2(fH - fL)/( fH + fL)不低于
25%，则该信号为UWB信号，其中fH和fL分别为信号的最高和最低频率。而美
国联邦通信委员会(Federal Communications Commission, FCC)于2002年对UWB
频谱进行了重新规划，指出只要信号相对带宽不低于 25%或者其绝对带宽|fH - fL|
不低于 500MHz，则该信号便看作 UWB 信号。UWB 雷达在距离分辨及目标识
别等诸多方面具有出色的表现及广阔的应用前景而受到世界雷达相关研究院所
的关注，如美国国防部一直将 UWB雷达技术列为国防关键技术计划中的重要研
究内容。
然而，对径向速度不变的目标，UWB 雷达很宽的信号带宽导致对应的多普勒频率随信号频率变化而变化，即所谓的多普勒色散现象更加突出。因此，传统
窄带雷达中通过多普勒频率测量运动目标径向速度的方法难以适应 UWB雷达。
此外，对于存在相对径向运动的目标，多载频或线性调频(Linear Frequency
Modulation, LFM) UWB 雷达回波通常存在距离-多普勒耦合。该耦合易引起目标
距离像沿距离文的移动以及能量扩展。因此，UWB 雷达距离高分辨能力受到影响。
为此，本文重点研究 UWB雷达动目标距离及速度估计，内容主要包括：回
波机理及多普勒色散特征、目标距离及速度估计、多普勒色散补偿等。由于 UWB
雷达回波模型通常存在不可忽略的压缩或者拉伸，在开展目标距离及速度的研究
前有必要先讨论回波机理以及多普勒色散特征。基于此，着重探讨 UWB雷达动
目标的距离及速度高分辨估计。
1.2 研究动态和发展现状
从 UWB雷达系统及其应用介绍国内外研究动态及发展现状。
UWB 技术的起源最早可追溯到无线电发明的时代，而其应用则可追溯到
1896 年无线电通信的创始人之一俄国的波波夫成功进行了 250 米无线电报通讯
以及 1901 年另一位无线电通信的创始人意大利的马可尼进行横跨大西洋 3000
公里的越洋无线电通讯。然而，在此后较长一段时间内，该领域的研究进展缓慢。
直到上世纪60年代，由美国工程院院士 Gerald F. Ross 博士开创性地将 UWB技
术应用到雷达和通信中，且于 1973 年申请了首项具有历史象征意义的编号为
3728632 的UWB技术专利。从这时起 UWB无线电技术的发展迎来了新的春天。
在美国Catholic大学作兼职教授的Henning F. Harmuth于1960~1984 年期间出版
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