本书对天基雷达的原理、设计方法及应用进行了全面的讲解。在详细介绍天基雷达运动学（包括二体问题和开普勒定律、雷达-地球几何关系、擦地入射角、主波束覆盖、距离模糊现象、地球自转引起的多普勒频移及偏航角推导等）的基础上，重点论述了天基雷达平台下杂波和目标数据的产生，以及基于空时自适应处理技术进行杂波抑制和目标检测的方法，并深入分析了多传感器、多脉冲环境下多参数估计的Cramer-Rao界。同时，提出了噪声环境下，联合发射机和接收机的波形分集设计及信号处理方法。

第1章 引言
1．1概述
1．2雷达方程
1．3符号表示和矩阵等式
1．3．1特征值和特征向量
1．3．2Hermite矩阵
1．3．3奇异值分解（SVD）
1．3．4Schur， Kronecker 和Khatri?Rao积
1．3．5矩阵求逆引理
附录1?A线谱和奇异方差矩阵
参考文献
第2章 二次曲线
2．1什么是二次曲线
2．1．1椭圆
2．1．2抛物线
2．1．3双曲线
2．2太阳系
附录2?A球面三角形
参考文献
第3章 二体运动和开普勒定律
3．1轨道动力学
3．1．1质心的运动
3．1．2相对运动方程
3．2开普勒定律
3．3同步轨道和极轨道
3．4卫星速度
附录3?A开普勒方程
附录3?B欧拉方程和彗星的确认
附录3?C椭圆轨道的兰勃特方程
参考文献
第4章 天基雷达――运动模型/动力学
4．1雷达地球几何关系
4．2最大距离
4．3主波束足印尺寸
4．4主波束足印集
4．5距离混叠现象
4．5．1主波束混叠
4．5．2总的距离混叠
4．6多普勒频移
4．7偏航角和偏航幅度： 考虑地球自转的天基雷达模型
附录4?A经纬度坐标系下的地距计算
附录4?B非正球体模型下的掠射角修正因子
附录4?C多普勒效应
附录4?D椭球地球和偏航角校正
参考文献
第5章 空时自适应处理
5．1空间阵列处理
5．1．1为什么使用阵列
5．1．2最大化输出SNR
5．2空时自适应处理
5．3侧视机载雷达
5．3．1最小可检测速度（MDV）
5．3．2采样矩阵求逆（SMI）
5．3．3对角加载的采样矩阵（Sample Matrix with Diagonal Loading， SMIDL）
5．4基于特征值结构的STAP
5．4．1Brennan准则
5．4．2特征对消法（Eigencanceler Methods， EC）
5．4．3Hung?Turner投影（HTP）
5．5子孔径平滑方法
5．6用于STAP的子孔径平滑方法
5．6．1子阵列方法
5．6．2子脉冲法
5．6．3子阵列子脉冲法
5．7阵列锥削和协方差矩阵锥削
5．8凸映射技术
5．8．1凸集
5．8．2Toeplitz性质
5．8．3正定特性
5．8．4交替投影方法
5．8．5松弛映射算子
5．9FTS算法
5．10局域联合法（JDL）
附录5?A等距阵列旁瓣电平
参考文献
第6章 SBR平台的STAP算法
6．1SBR数据模型
6．1．1主瓣和旁瓣杂波
6．1．2理想杂波谱
6．2最小可检测速度（MDV）
6．3存在地球自转和距离混叠时的MDV
6．4正交脉冲法最小化距离混叠
6．5散射回波模型
6．5．1地形模型
6．5．2ICM模型
6．6地形模型和风浪影响下的MDV
6．6．1风浪对多普勒频率的影响
6．6．2风浪对多普勒频率的衰减效应的一般理论
6．7地形、 风浪、 距离混叠和地球自转对性能的联合影响
6．8适应于SBR的STAP算法
附录6?A矩阵求逆恒等式
附录6?B输出SINR的推导
附录6?C谱因子分解
附录6?D有理系统的表示
参考文献
第7章 采用Cramer-Rao界的性能分析
7．1多参数情况下的Cramer-Rao界
7．2机载和天基雷达情况下目标多普勒和功率的Cramer-Rao界
7．3仿真结果
参考文献
第8章 波形分集
8．1匹配滤波接收机
8．1．1白噪声匹配接收机
8．1．2色噪声匹配接收机
8．2线性调频信号和脉冲压缩
8．3噪声下的发射接收联合设计
8．4时宽带宽联合优化
附录8?A线性调频信号的变换
参考文献
第9章 高级专题
9．1一个小体围绕两个有限体问题
9．1．1三体问题的特解
9．1．2特解的稳定性
9．1．3线性解的稳定性
9．1．4等边解的稳定性
附录9?AHill球
参考文献

　　本书主要对象为大学高年级学生或研究生， 以及具有雷达基础知识的工程师。材料的组织使其能够在一个学期的课程中完成。概率论和随机过程的基础背景有助于对本书中统计学方面的理解。为了对信号处理部分有所帮助， 本书包含了传感阵列处理和空时自适应处理（STAP）的介绍章节。其他一些教师所需要的诸如讲义、 课后作业及解答的材料可以在课程网站上获得。
　　所有天体和人造卫星在空间的运动都受牛顿万有引力定律的制约。在二体情况下， 就形成了各种二次曲线轨道， 如圆、 椭圆、 抛物线和双曲线。在第2章和第3章中， 介绍了各种二次曲线， 用开普勒定律形式给出它们与牛顿引力定理间的关系。
　　第4章介绍了天基雷达的动力学， 包括雷达地球间的几何关系， 掠地角， 距离和地面上的波束脚印， 距离模糊现象， 地球自转引起的多普勒频移， 以及由此引起的倾斜角推导。地球非球面效应对掠地角的影响、 局部经纬度下的距离函数等相关问题在附录中考虑。
　　第5章介绍了阵列信号处理和STAP， 对接收处理的一些基本方法进行了详细讨论。这里列举的只是表明STAP的优势， 远没有穷尽。
　　第6章详细给出了天基雷达杂波模型和目标检测性能评估的明细。对影响杂波数据的各种因素进行了讨论， 诸如距离模糊效应、 地球自转的倾斜角现象、 风和地形效应。针对不同情况， 这些因素对各种STAP算法在杂波抑制和目标检测上的影响， 做了定量化和说明。为了有助于理解地形模型， 本书采用了NASA Terra卫星获得的地图， 该地图把地球真实表面按每1 km2的小块分为16种陆地类型——森林、 城市、 湖泊等。这些小块的平均雷达后向散射面积（RCS）数值被用来模拟单独的随机散射回波。为了更高的保真度， 还考虑了RCS随掠地角变化的影响。在风效应的模拟中， 把其作为一个低阶平稳ARMA过程模型， 该过程依赖于载频、 风速和雷达脉冲重复频率（PRF）。还给出了风效应对算法性能影响的有趣分析。第7章对机载和天基雷达在多传感器、 多脉冲环境中的性能， 用CramerRao界进行了分析， 涉及两种未知参数——目标方位和功率电平。
　　第8章介绍了发射接收联合波形分集。众所周知， 对于某个给定的发射波形， 以及目标（通道）响应和噪声场景， 传统的匹配滤波器可以得到最优接收机性能。本章研究了发射机优化问题， 在特定情况下， 如特定目标和干扰/噪声情形， 通过发射特定的波形， 可以获得潜在的优势。
　　第9章进一步考虑有趣的话题， 诸如在空间寻找合适的位置部署未来的空间站、 近地小行星跟踪天基雷达。这里， 考察了一种特殊的三体问题及其稳定解： 一个极小物体在两个有限旋转体影响下的运动。这些稳定解用众所周知的情形进行了举例说明， 如木星附近的特洛伊小行星， 以及处于地球与太阳之间， 靠近地球一侧的Gegenschein光带。其中一些稳定解可能与人造任务一样令人感兴趣， 如太阳地球或地球月亮系统。从长远看， 我们的最终生存依赖于深空雷达对于近地天体的发现和跟踪的警戒能力， 如小行星、 彗星， 并最终改变其轨道以避免与地球相撞。
　　作者要趁此机会感谢AFRL的Peter博士、 林肯实验室的James Ward博士对手稿的审阅。他们的反馈对于改进本书的质量非常有用。Peter从一开始就是我们的热心支持者， 很感谢他就各专题所做的技术讨论， 以及帮助我们通过AFRL内部各层面的公开发布。这里也要感谢AFRL雷达信号处理分部的Paul Gilgallon先生， William Baldygo主管的努力。要特别感谢Mark Davis博士、 Joseph Guerci博士、 Michael Wicks博士、 S.Radh