线性调频宽带PD雷达的数字IQ处理方法研究

建立了宽带PD雷达信号处理过程的数学模型,提出了高重频宽带线性调频脉冲多卜勒雷达信号的波形设计要求,以及一种单通道低采样率数字IQ处理方法。理论分析与仿真结果表明,该方法相对于传统脉冲多卜勒雷达所采用的高采样率单通道直接中频采样IQ处理方法具有更好的信号能量积累性能。     

基于FPGA的雷达视频压缩技术研究

根据雷达视频数据量大、目标信息较为重要的特点,设计并实现了一种基于FPGA的高分辨率雷达视频压缩方案。该方案针对压缩过程中算法较为复杂,且有大量浮点运算、乘法处理等高计算复杂度的问题,对DCT、量化、编码等核心处理模块分别进行了优化设计。在一片Stratix IV GX EP4SGX230KF40C4芯片上进行了验证,结果表明,该设计方案资源占用率低,压缩后图像质量较好,对于1600x1200分辨率的视频处理速度可达50帧／秒以上,满足高分辨率雷达视频实时压缩的要求。     

压缩感知在雷达目标探测与识别中的研究进展

压缩感知理论是针对采样率和计算复杂度的一种新的信号处理模式,它以远低于奈奎斯特频率对信号进行采样,并能准确重构出原始信号.随着宽带高分辨雷达技术发展,目标相对于背景的高度稀疏,与复杂的雷达系统、海量数据呈现极度的不平衡,压缩感知是有效地减弱这种不平衡的可能技术之一.以雷达稀疏信号的压缩测量及重构为主线,本文综述了压缩感知理论在雷达目标探测与识别中的研究进展,分析了压缩感知理论在PD雷达、穿墙雷达、MIMO雷达、雷达目标参数估计、雷达成像以及目标识别等领域的潜在应用,描述了国内外的相关研究进展.文中对研究中现存的难点问题进行了探讨,并展望了未来的研究方向.     

基于FPGA的雷达状态参数采集系统设计与实现

为使雷达回波模拟系统能够逼真地模拟真实作战环境,有效地对雷达各分系统进行测试,提出了雷达状态参数采集电路的设计方案,并给出了其软硬件实现;该方案以FPGA为核心,解决了不同状态参数的实时性采集问题,并通过制定串行传输协议,避免了数据传输过程中的冲突,保证了各状态参数传输的准确性,输出接口采用LVDS标准接口,确保了各状态参数的高速长距离传输;实验结果表明,该系统工作稳定,能够准确、实时地采集并传输雷达状态参数,且便于与其他数字电路的集成,满足系统设计的要求。     

高频地波雷达应答器的设计

针对高频地波雷达测试的要求以及目标信息的提取依据,设计应答器来完成雷达定标、多同道接收机校准和回波模拟的任务,同时结合二次雷达的工作原理来实现目标管理的目的。采用将所接收的雷达发射信号加上调制延时的方法生成目标信号。给出了具体设计和仿真、实测结果。讨论了应答器用作二次雷达的可行性。     

AD9857在高频雷达发射系统中的应用研究

设计了一种基于可编程上变频器AD9857实现高频地波雷达数字上变频的方案。该方案采用DSP处理数字基带信号并控制AD9857完成上变频，可实时改变数字基带信号的调制方式和雷达的工作参数。实验证明该设计可以减化雷达体系结构，可实现雷达工作参数的可编程性，满足了武汉大学研制的下一代高频地波海洋监测雷达的需要。     

新体制民用雷达与实时信息处理研究

随着天线制造技术、超宽带技术、合成孔径技术和信息处理技术的发展,雷达的体积不断减小,探测精度和成像分辨率大大提升,雷达开始在民用领域中活跃起来,尤其是应用于穿透成像、微波遥感成像、滑坡监测和机场异物检测等领域的民用雷达发展十分迅速。为了让民用雷达在复杂的自然环境中具有更高、更稳定的性能,雷达信息处理技术一直在不断创新。本文介绍了民用雷达的新趋势和新技术,以及探墙雷达、微型SAR、边坡雷达和异物检测（Foreign object debris,FOD)雷达实时信息处理的关键问题和解决方案。     

超宽带雷达的发展、现状及应用

超宽带雷达以其高距高分辩率、强穿透国、低截获率与强抗干扰性在军事、商业、环保等领域得到日益关注。本文综述了超宽带雷达的发展历史,结合国外实际超宽带合成孔径雷达系统阐明了超宽带合成孔径雷达的现状,并深入探讨了超宽带雷达的特性及其应用前景。超宽带雷达经过几十年的发展仍存在一些值得深入研究的问题,本文简要分析了部分技术难点,指出了超宽带雷达今后的发展和应用方向。     

一种火控雷达终端显示器的仿真实现

雷达系统的仿真模拟由于成本低、研发周期短、效果好等优点在军队中开始得到广泛应用,雷达系统的模拟训练已成为某些部队军事训练的一种方式。雷达终端显示器的仿真是雷达系统仿真中的一个重要部分,在三维坐标系中对飞行目标航迹的产生进行了建模,并利用C Builder 6.0开发工具,采用多线程技术,对某一火控雷达终端显示器进行仿真,实现了多飞行目标情况下,单个目标捕获跟踪、杂波的模拟、雷达终端数据的实时录入等功能。本设计能很好应用于雷达课程教学和军队雷达手的操作训练中。     

机载脉冲多普勒雷达DBS成像实验研究

脉冲多普勒雷达是现代战斗机普遍采用的一种典型雷达体制。多普勒波束锐化（DBS）已成为机载脉冲多普勒雷达在空／地工作模式中对地面进行高分辨成像的有效途径,因而受到了国内外广泛的重视。本文首先分析了DBS技术的基本原理及其实现步骤,针对载机惯导参数误差较大的实际情况,应用本文提出的新的多普勒质心估计算法－－“曲线拟合相位较正叠代算法”,对某型脉冲多普勒雷达的实测数据进行了成像处理实验研究,给出了实测数据的DBS成像结果,证明了处理过程的有效性。     

Waveform design and high-resolution imaging of cognitive radar based on compressive sensing

We introduce the compressive sensing(CS) theory for waveform design of cognitive radar,and then propose an algorithm for the high-resolution radar signal waveform and its corresponding imaging method based on the sparse orthogonal frequency division multiplexing-linear frequency modulation(OFDM-LFM) signal.We first present the principle of spectrum synthesis and high-resolution imaging based on OFDM-LFM signals.Then,we propose the spectrum-sparse waveform design criterion and the reconstruction algorithm for a highresolution range profile(HRRP) based on CS.Based on this,we analyze in detail the relationship between the scattering characteristics of the target and the parameters of the designed signal,and we construct the feedback of the target characteristics on the waveforms.Therefore,the "cognitive" function of radar can be achieved by adaptively adjusting the waveform with the target characteristics.Simulations are given to validate the effectiveness of the proposed algorithm.     

基于压缩感知的低数据率雷达采样与成像方法

传统的信号获取体制要求采样率大于两倍信号带宽,这使得高速率A/D转换成为经典超宽带高分辨雷达系统的瓶颈技术之一。压缩感知理论提供了一种低速率采样的信号精确采集和重构方式。本文基于压缩感知理论,提出一种新的雷达采样与成像方法。根据目标的散射特性,采用了基于小波变换的雷达目标稀疏表示方法;结合雷达成像原理,构造了基于Fourier束的最优测量矩阵。仿真实验表明,基于压缩感知的低数据率雷达采样与成像方法,能在数据率仅为传统系统数据率15%的条件下,获得良好的成像结果,尤其是能对弱小目标进行高分辨成像。本文所提的方法可为新体制高分辨率成像雷达系统的设计提供支持。     

一种M~2发N~2收MIMO雷达平面阵列及其三维成像方法

具有二维合成孔径的宽带雷达阵列可实现对飞行目标的单次快拍实时三维成像,然而,这需要超乎实际的天线阵元,且当发射信号频率很高时,天线阵元间隔难以满足空间采样定律,造成方位分辨率的下降.本文提出了一种M2发N2收的MIMO雷达平面阵列,它可通过MIMO技术等效成具有(MN)2个阵元的均匀矩形阵列,实现对空中目标的实时三维成像.该MIMO雷达阵列还与ISAR技术相结合,利用ISAR的时间采样来替代实际阵元的空间采样,进一步减少实际天线阵元个数,同时也能增加采样密度,使采样间隔满足采样定律.本文基于该MIMO雷达阵列的实时三维成像模型和MIMO-ISAR三维成像模型均进行了推导和论证,仿真实验也验证了其有效性.     

基于DDS倍频技术的宽带雷达信号产生

直接数字频率合成器(DDS)具有捷变频、合成任意波形、频率分辨率高等优点,是新一代数字合成宽带雷达、通信信号产生的新技术,但是因为DDS输出频谱杂散电平和谐波电平偏高,为了获得宽带高纯频谱雷达信号需采用DDS+倍频技术。     

Performance improvement in multi-ship imaging for ScanSAR based on sparse representation

There is always a compromise between unambiguous wide-swath imaging and high cross-range resolution owing to the constraint of minimum antenna area for conventional single-channel spaceborne synthetic aperture radar(SAR)imaging.To overcome the inherent systemic limitation,multi-channel SAR imaging has been developed.Nevertheless,this still suffers from various problems such as high system complexity.To simplify the system structure,a novel algorithm for high resolution multi-ship ScanSAR imaging based on sparse representation is proposed in this paper,where the SAR imaging model is established via maximum a posterior estimation by utilizing the sparsity prior of multi-ship targets.In the scheme,a wide swath is generated in the ScanSAR mode by continuously switching the radar footprint between subswaths.Meanwhile,high crossrange resolution is realized from sparse subapertures by exploiting the sparsity feature of multi-ship imaging.In particular,the SAR observation operator is constructed approximately as the inverse of conventional SAR imaging and then high resolution SAR imaging including range cell migration compensation is achieved by solving the optimization.Compared with multi-channel SAR imaging,the system complexity is effectively reduced in the ScanSAR mode.In addition,enhancement of the cross-range resolution is realized by incorporating the sparsity prior with sparse subapertures.As a result,the amount of data is effectively reduced.Experiments based on measured data have been carried out to confirm the effectiveness and validity of the proposed algorithm.     

Range ambiguity resolving of HPRF radar based on hybrid filter

In this paper,a novel method of range ambiguity resolving based on hybrid filter is proposed for high-pulse repetition frequency (HPRF) radars.By considering the discrete-valued pulse interval number (PIN) which is described as the radial range of the target divided by the maximum unambiguous range for a certain HPRF and its incremental variable as target states,the problem of range ambiguity resolving is converted to the hybrid state estimation problem.In the initial time steps,since the range measurement ...     

Narrow-band radar imaging of spinning targets

According to the characteristics of narrow-band radar echoes from spinning targets,this paper applies the complex-valued back-projection method to image formation.Since it accumulates the sinusoidal phase of spinning scatterers effectively,this method can obtain high resolution imaging.The resolution and required radar pulse repetition frequency (PRF) of this method are deduced.For imaging of fast spinning targets,however,spurious peaks appear due to azimuth down sampling with a low PRF.Therefore,a signal m...     

天气雷达反射率数据方位分辨率提高

天气雷达反射率数据方位分辨率的提高,对中小尺度强对流天气过程的精细探测有重要的意义。以雷达气象积分方程为基础,通过对天气雷达反射率方位数据的过采样,建立雷达测量的低分辨反射率数据与真实气象目标高分辨率数据之间的矩阵方程,提出使用截断奇异值分解算法优化超分辨反演方程逆求解及改善解稳定性。实验结果验证,该方法对反射率数据方位分辨率的提高是行之有效的。     

超宽带步进变频连续波雷达近场成像算法

为了实现超宽带步进变频连续波雷达近场区高分辨率快速成像,提高成像的分辨率,根据步进变频连续波信号发射与传播的特点,采用角谱分析方法,通过对电磁波波动方程进行推导,提出一种适用于超宽带步进变频连续波雷达的成像算法,该算法省去了匹配滤波过程,成像准确。采用HFSS三维电磁场仿真软件进行建模仿真,在仿真结果中采集数据验证成像算法的可行性。结果表明,成像图像中目标能量集中,分辨率高,对于采用的频率范围0.5～1.5GHz,带宽为1GHz的发射信号,理论分辨率为0.15m,实际得到的分辨率约为0.2m。     

基于FPGA平台的光电编码器在探地雷达中的应用

针对传统的光电编码器测距精度受不同应用场景的限制,提出了一种应用于探地雷达,可灵活控制测距精度的现场可编程门阵列（ FPGA）平台的设计方案,通过FPGA平台完成对信号采集、辨向、分频、计数、锁存、传输等功能,并给出了在探地雷达应用中的实验结果,实测数据表明：该编码器能够实现准确的脉冲计数和显示距离。