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2023年度會員內(nèi)容更新公告（04.16）

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【正文】

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本文圖片中的答案僅僅是為了說明題目，并不是正確答案，額外注意！文中的解析僅作為學(xué)習(xí)參考。

1、FFT主要利用旋轉(zhuǎn)因子的什么性質(zhì)，減少運算量？

答：對稱性和周期性

2、采樣率fs，采樣M個實數(shù)，進行N點（補零為2的整數(shù)次冪）FFT變換，其頻率分辨率、最大可觀測頻率是多少？

答：實采樣（雙邊譜）的最大可觀測頻率是采樣率的一半(fs/2)，N點FFT的頻率分辨率是fs/N。

3、實際FFT計算時一般要對數(shù)據(jù)進行加窗，窗函數(shù)的作用是？

答：降低頻譜泄露。

點評：上面這三個題目可以說時雷達參數(shù)估計的基本題目了，需要注意。

4、當(dāng)采用圓極化天線接收極化電磁波時，一般會有多少損失？

答：使用圓極化天線接收線極化損耗只有3db。

5、將N次測量回波進行非相干積累，其SNR提高多少倍？

答：N次樣本的相干（相參）積累將SNR提高了N倍，得到了積累增益。積累的好處不言而喻，高的SNR對信號處理中的檢測和參數(shù)估計的幫助是十分重要的，但是有得必有失，N個脈沖需要更多的時間，能量和更大的運算代價。

對于非相干積累，由于這種積累只利用到了信號的部分信息，也就是幅度信息，所以效率是比相干積累低的。

雷達專家Marcum和Swerling指出，非相干積累的增益值在和M之間，當(dāng)M很大時，積累增益接近。本題答案是D。非相干積累的效率要比相干積累低，可以看作是犧牲增益換取的。

6、關(guān)于概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法PDA說法錯誤的是？

答：PDA算法是一種用于雜波環(huán)境中單目標(biāo)跟蹤（屬于特殊的多目標(biāo)跟蹤）的算法，另外還有個算法叫JPDA，適用于真正意義上的多目標(biāo)。

PDA的思想是認為只要是存在于關(guān)聯(lián)門內(nèi)的有效觀測值，就有可能源于目標(biāo)，只是每個有效觀測值源于目標(biāo)的概率不同。通過大量的相關(guān)計算給出每個有效觀測值的概率加權(quán)系數(shù)，計算所有有效觀測值的加權(quán)和作為真實目標(biāo)觀測值的估計，從而在卡爾曼濾波中更新目標(biāo)狀態(tài)。概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法是一種次優(yōu)濾波方法，它只對最新的量測進行分解。

PDA方法計算量小，但是稍微大于卡爾曼是對的。而PDA對所有的目標(biāo)和量測進行排列組合,從中選出合理的聯(lián)合事件來計算聯(lián)合概率,是錯的，這JDPA算法的步驟。

7、雷達采用單脈沖比相法測角，如圖1所示，以下最大測角范圍正確的是？

答：模型圖如下，假設(shè)兩天線之間的距離d,遠遠小于目標(biāo)到振源的距離，則可以認為到達接收點的目標(biāo)所反射的電磁波近似為平面波。目標(biāo)到 A、B兩點的距離相等，回波到 A，B 兩點的相位也相等。

回波到接收點的波程差,對應(yīng)相位差假設(shè)為，一個波長對應(yīng)相位差為，則波程差對應(yīng)的相位差為：

所以，如果用相位計進行比相，測出其相位差，就可以計算目標(biāo)角度。

該值為相對于法線的夾角，需要根據(jù)的符號確定到底在雷達法線的左側(cè)還是右側(cè)，因此當(dāng)時，不存在角度模糊，對應(yīng)的角度取值范圍就是，帶入得到：

因此角度范圍在之間。

8、如題7圖所示，關(guān)于比相測角最大測角范圍說法正確的是？

答：根據(jù)公式即可得到答案，雷達最大測角范圍與基線長度d相關(guān)。

9、不考慮別的因素，波長越短會使雷達作用距離如何，角度分辨率如何？

答：根據(jù)雷達方程來看，如下所示，波長越短，其實作用距離會越短，這就是為什么毫米波雷達不適合遠距離通信和探測的根本原因，更深層次的原因的因為電磁波的大氣衰減。

根據(jù)雷達的角度分辨率的計算公式，如下所示：

可知，波長越短，角度分辨率越高，這就是為什么要從24G跨越到77G的根本原因之一。

10、關(guān)于卡爾曼濾波下列說法錯誤的是？

答：原始卡爾曼濾波算法（KF）、擴展卡爾曼濾波算法（EKF）以及無跡卡爾曼濾波算法（UKF）三者的關(guān)系如下：

聯(lián)系：三者都是貝葉斯濾波的高斯濾波，即采用高斯分布逼近了貝葉斯濾波中預(yù)測步和更新步中所用到的某些概率分布，從而達到可以進行近似計算的目的，KF是EKF和UKF思想的基礎(chǔ)，EKF和UKF是KF在非線性情形下的近似實現(xiàn)方式。

區(qū)別：KF針對于線性高斯的情況，EKF針對于非線性高斯，其是將非線性部分進行一階泰勒展開，因此忽略了高階項，誤差較大。UKF是將UT變換與KF結(jié)合的產(chǎn)物，它的基礎(chǔ)理念是接近一個非線性函數(shù)的概率分布非接近其本身更簡單。后兩種卡爾曼是針對同一問題的不同思路的解決方案，其實UKF的能力已經(jīng)跳出了非線性高斯的范圍，其也可以解決非高斯問題，只不過在這方面PF能做的更好，運算量也更大。

所以答案是C。

11、關(guān)于FFT補零，說法正確的是？

答：影響DFT（FFT）分辨率最本質(zhì)的物理機制在于DFT的積累時間，分辨率為積累時間Ts的倒數(shù)，這點從下面的數(shù)學(xué)公式上可以很容易得到：

所以在滿足奈奎斯特定理前提下，補零并不會提高頻率分辨率，這從信息論的角度來講，補零并沒有增加任何有用信息，而增加積累時間可以增加有用的信息。其實換做雷達信號處理中的距離估計，F(xiàn)FT補零并不會提高距離分辨率，理論距離分辨率僅和發(fā)射信號有效帶寬有關(guān)。

用MATLAB做FFT并不要求數(shù)據(jù)點個數(shù)必須為以2為基數(shù)的整數(shù)次方。之所以很多資料上說控制數(shù)據(jù)點數(shù)為以2為基數(shù)的整數(shù)次方，是因為這樣就能采用以2為基的FFT算法，提升運算性能。

補零對原數(shù)據(jù)起到了做插值的作用，克服“欄柵”效應(yīng)，使譜的外觀平滑。另外，由于對數(shù)據(jù)截短時引起的頻譜泄漏，有可能在頻譜中出現(xiàn)一些難以確認的譜峰，補零后有可能消除這種現(xiàn)象。

最后，補零確實可以提高頻率的估計精度，具體可以參考這個鏈接：https://ww2.mathworks.cn/help/signal/ug/amplitude-estimation-and-zero-padding.html

11、關(guān)于卡爾曼濾波器發(fā)散原因描述正確的是？

答：造成卡爾曼濾波發(fā)散的原因無外乎以下兩點：

（1）狀態(tài)方程描述的動力學(xué)模型不準(zhǔn)確，或者噪聲的統(tǒng)計模型不準(zhǔn)確，這樣會使模型和量測值不匹配，導(dǎo)致發(fā)散。

（2）遞推過程計算機攝入誤差累積，使得方差陣失去正定性或者失去對稱性，導(dǎo)致增益計算失去加權(quán)效果，從而導(dǎo)致濾波器發(fā)散。

所以選擇D。

12、IQ正交雙通道處理（相對于單通道）增益？

答：

13、雷達測角原理主要利用以下的什么特性？

答：AB。

14、常見的電磁波極化方式有？

答：極化，就是指波振動的平面，電磁波的傳播是由相互垂直的電場和磁場產(chǎn)生的。因此存在電場和磁場兩個相互垂直的振蕩平面，所以定義電場的振蕩平面為電磁波的極化：即空間固定點，電場E隨時間變化的方式。按照電場E的變化方式，可以將平面電磁波的極化分為三種：線極化，圓極化和橢圓極化。

15、MUSIC算法估計角度，不需要知道信源數(shù)先驗信息？

答：MUSIC算法需要精確已知信號個數(shù)，這樣它才能劃分信號和噪聲子空間。

16、在采樣長度一致的情況下，提高采樣率并不能提高頻率分辨率？

答：根據(jù)采樣定理,采樣數(shù)據(jù)長度若不變,采樣點數(shù)N增加倍數(shù)與采樣頻率fs增加倍數(shù)是相同的，故不能增加計算上和物理上的頻率分辨力。

17、卡爾曼濾波可以處理多維非平穩(wěn)隨機的隨機過程？

答：卡爾曼提出的遞推最優(yōu)估計理論，采用狀態(tài)空間描述法，在算法采用遞推形式，卡爾曼濾波能處理多維和非平穩(wěn)的隨機過程。

18、當(dāng)虛警率一定時，要提高發(fā)現(xiàn)概率，只能提高SNR？

答：看圖，當(dāng)虛警率一定時，要提高發(fā)現(xiàn)概率，只能提高SNR。

19、FMCW體制雷達中，要提高距離分辨率，通過提高頻率分辨率即可？

答：雷達的理論距離分辨率只和發(fā)射信號有效帶寬有關(guān)，提高頻率分辨率是通過增加采樣時間，但增加采樣時間并不一定就是增加了發(fā)射信號有效帶寬。

所以只要雷達的帶寬一樣，無論信號持續(xù)的時間、信號的調(diào)頻斜率如何都不會影響到雷達的距離分辨率。下圖所示的兩種調(diào)頻斜率，其距離分辨率是一致的。

20、在雷達接收機中，接收機前端對噪聲系數(shù)的影響最大？

答：對。

雷達接收機的射頻前端主要進行的是濾波、放大、頻率轉(zhuǎn)換等信號處理，而固有噪聲存在于整個接收機前端系統(tǒng)，從而對接收的雷達信號產(chǎn)生影響，降低了輸入射頻信號的信噪比。而噪聲系數(shù)（NF）就是對這種影響的度量。所有接收機的靈敏度都受到熱噪聲的限制，而在雷達中，主要是來自接收機的熱噪聲（而不是外部噪聲源）

21、IQ正交雙通道比單通道平均有3dB SNR改善？

答：對，這也就是為什么采用復(fù)基帶架構(gòu)的根本原因。

（推薦必讀）為什么FMCW毫米波雷達系統(tǒng)中要使用復(fù)基帶架構(gòu)？

22、FFT估計頻率，要提高頻率分辨率，提高采樣率即可？

答：錯。提高時域分辨率得提高采樣頻率，提高頻域分辨率得增長采樣時間，二者都想提高的話，就得提高采樣頻率的同時，增長采樣時間，F(xiàn)FT的點數(shù)就相應(yīng)增加了，運算復(fù)雜度也會增加。

23、ADC采樣率提高一倍，采樣率平均有3dB SNR改善？

答：這個問題是過采樣提高量化信噪比的問題，增加采樣率確實可以使得信號的量化信噪比提升，公式為:

不過這個噪聲是ADC量化噪聲，并不是雷達系統(tǒng)本身信噪比，請注意區(qū)分。

24、ADC轉(zhuǎn)換位數(shù)增加1位，平均有3dB的改善？

答：每增加一倍的采樣頻率,就會提高信噪比3dB,相當(dāng)于提高了ADC 個bit，當(dāng)然這也是ADC量化噪聲，而不是雷達系統(tǒng)本身的噪聲。

由于篇幅關(guān)系，這個題目還有兩道解答大題留在下一篇文章分析，敬請關(guān)注。

【本期結(jié)束】

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本文不涉及任何利益，都是空閑時候的個人心得和體會，僅供參考。目前我的工作經(jīng)驗尚淺，還有很多內(nèi)容需要學(xué)習(xí)，如果還有沒有說到或者不全面的地方，還請指正，感謝大家。

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