高分辨率探地雷达步进系统的研究与实现

基于对探地雷达回波信号的分析,提出了等效时间取样的探地雷达系统的设计方法.并分析了天线中心频率、分辨率和取样间隔的关系,构建了一种步进时间达到1.25×10-2ns的步进系统,实现了高分辨率的探测.最后,采用研制的探地雷达实验系统进行了实际探测实验,探测结果表明,等效时间取样技术对该系统是有效的,且步进系统的稳定性是较高的.     

频率步进探地雷达的SAR成像处理方法

由于冲激脉冲探地雷达平均功率低,限制了其作用距离和探测深度,多用于近地表和浅低层探测。为了提高系统的作用距离和探测深度,常采用频率步进探地雷达。利用频率步进信号的大带宽和高平均功率的特点,不但可以提高作用距离和探测深度,而且成像分辨率可以大为改善。由于介质与空气的介电特性不一致,电磁波的传播路径和传播速度会发生相应的改变,常用的回波模型和合成孔径成像方法不再使用。本文推导出了频率步进探地雷达的回波信号模型,并结合SAR成像理论,针对地下目标探测的特点,提出了分层聚焦的SAR成像处理方法,取得了良好的效果。     

高分辨步进频雷达回波信号模拟方法设计及实现

调频步进雷达信号作为一种距离高分辨信号广泛应用于各种新体制雷达中。在分析步进频回波信号数学模型的基础上,提出了一种基于FPGA并行理论和高速DAC架构的三阶DDS步进频回波模拟方法。实现方法保证了回波相位的线性特性,较真实地模拟雷达探测过程对信号的调制。实现方法采用三阶DDS嵌套的方式,对回波信号数学模型按CPI帧周期维度、PRT脉冲重复周期维度进行特征分解,完成回波信号数学模型到FPGA底层单元的映射。实测结果表明,该方法满足步进频信号处理中的相参性,较真实地实现了步进频回波模拟,为雷达引信系统算法测试提供便捷。     

超宽带无线电探测波合成技术研究

阐述了利用有限时宽带宽积的窄带脉冲信号(线性调频脉冲信号或线性步进频脉冲信号)作为基本信号。通过线性步进频脉冲串合成超宽带雷达波形,即通过不同重复周期采用不同的雷达载频,将瞬时窄带雷达脉冲信号合成超宽带雷达波形一步进频脉冲串,然后再对脉冲串中不同的回波脉冲进行匹配滤波,并进行相参积累,来改善雷达系统的距离分辨率。     

伪随机序列编码脉冲信号在探地雷达中的应用研究

探测深度是探地雷达最为重要的指标之一,在一定分辨率情况下如何增加探测深度一直是国内外研究的热点问题。该文对伪随机序列编码脉冲信号在探地雷达中的应用进行了研究,分析了伪随机序列编码脉冲信号的特点以及探地雷达对发射信号的应用需求,介绍了一个采用m序列二相脉冲调制的探地雷达实验系统,给出了该系统的测试和实验结果并对实验结果进行了理论分析,实验结果与理论分析十分吻合。分析与实验结果表明:在同样条件下,伪随机序列编码脉冲探地雷达较传统的Impulse探地雷达可以实现更大的探测深度,可以满足考古、地质勘察等深层探测应用的需求。     

无载频脉冲探地雷达性能分析及其FD—TD法数值模拟计算

探测深度和分辩率是探地雷达的两项重要指标。本文分别对无载频脉冲探地雷达的探测深度和分辩率进行了分析，指出了影响雷达探测深度和分辩率的因素，并利用２。５维时时有限差分方法对雷达的探测性能进行了数值模拟计算，给出了地下单体目标和多体目标的回波信号电平图，并将部分计算结果与实验测试结果进行了对比，二者具有好的一致性。     

探地雷达扫频三维成像方法

基于惠更斯原理三维探地雷达数据叠加偏移处理方法,对实验数据进行了三维成象处理。７并用频域扫频方法产生宽频带信号,通信网络分析仪采集频域回波信号数据,获得高分辨率探地雷达所需要的窄脉冲信号。     

宽带步进频体制矢量脱靶量测量系统

提出一种基于宽带步进频体制的雷达测量矢量脱靶量测量系统.该系统采用布局成三棱锥结构的4路接收天线阵来接收回波信号,每一路天线采用宽带步进频体制雷达实现距离高分辨,再利用瞬时距离交汇定位法实现目标空间精确定位,最后通过卡尔曼平滑滤波获得目标运动的较精确轨迹.仿真实验表明该定位方法可以使得定位精度在1 m以内.     

频谱校正技术在频率步进探地雷达中的应用研究

频率步进方法是探地雷达的工作体制之一。由于地下介质在各个频点对电磁波的衰减程度不同,导致频率步进探地雷达中回波信号频谱已经严重变形。文中基于恒Q模型推导了当考虑地下介质衰减特性时回波频谱的表达式,提出采用频谱校正技术对回波谱白化后进行匹配滤波。仿真结果表明,该技术大大提高了距离像的主旁瓣抑制比和分辨率,提高了地下目标检测能力。     

数字相控阵雷达步进频合成宽带宽角扫描研究

数字相控阵雷达宽带宽角扫描存在波束指向偏差和孔径渡越问题,导致信噪比降低,脉压主瓣展宽,距离分辨率下降.频率步进信号在各脉冲周期内都是窄带信号,是常用的合成宽带信号,可以在获得距离高分辨率的同时降低对雷达瞬时带度的要求,从而降低了对雷达系统的要求.将步进频合成宽带技术应用到数字相控阵雷达,采用子脉冲移频移相方法可以消除波束指向偏差和孔径渡越影响,实现数字相控阵雷达宽带宽角扫描.并通过仿真计算,给出一些对工程实现有用的结论.     

宽带运动目标回波的多普勒特性模拟方法

宽带雷达系统测试和性能评估中目标信息模拟精度和分辨率要求很高。针对宽带线性调频雷达运动目标的回波脉冲内多普勒频率呈现线性调频（LFM）变化特征、回波脉冲之间具有时移分布和相位相干特性的问题,采用基于数字射频存储（DRFM）系统的回波脉冲内LFM多普勒频率调制、多回波相参脉冲信号之间时移模拟的方法。探讨了基于宽带DRFM系统的高精度和高分辨率的运动目标多普勒频率信息实时模拟方法。采用仿真分析和实验验证方法,证实算法性能,运动目标的多普勒频率模拟精度/分辨率在特定条件下可达到Hz级。     

基于KPCA的探地雷达自适应杂波抑制算法研究

探地雷达是地雷探测的有效技术之一,如何尽可能滤除雷达接收信号中的杂波成分而又不失目标信息是完成目标检测的关键。为增强目标信息,提高信噪比,提出将主成分分析子空间投影和基于RLS自适应滤波技术相结合的方法,通过VUB实测数据进行实验,结果证明了该方法的有效性。     

距离高分辨测高技术

为了提高米波雷达低空探测性能,本文讨论步进频率体制下,单脉冲测角的米波雷达测高方法.首先利用步进频率信号的距离高分辨特性,得到回波的一维距离像,再对其进行前沿跟踪和单脉冲测角,进而得到目标的真实高度.仿真结果表明此种方法适用于对超低空目标的探测.     

FMICW信号在岸-舰双/多基地地波超视距雷达中的应用

为了解决探测距离与分辨率的矛盾，并在后续信号处理中避开直达波的影响，岸-舰双／多基地地波超视距雷达适合采用线性调频中断连续波（FMICW）信号。文中结合该雷达的发射信号模型，分析了回波信号所包含的目标距离信息和多普勒信息，介绍了对接收信号的处理方法，对回波信号进行数字解调等处理后，得出了目标的距离信息和多普勒信息。实测数据的处理结果证明，用FMICW信号作为该雷达的发射信号可以有效地检测出运动目标。     

探地雷达回波信号小波压缩方法研究

介绍了多分辨分析和小波变换的基本理论以及常用小波变换压缩数据的三种方法：只保留近似信号；全部保留近似信号及细节信号中的较大值；保留近似信号及细节信号中的较大值。将紧支集小波（Daubechies)和正交三次B-样条小波压缩探地雷达数据进行了对比，计算表明正交三次B-样条小波变换方法效果较好，而在全部保留近似信号及只保留细节信号中数值较大的系数时，压缩比大而重建雷达数据与原始雷达数据间的均方差较小。     

微波光子认知雷达技术

针对宽带微波光子雷达易被外界电磁信号干扰,难以在复杂电磁环境下对多样化目标进行高速探测与识别的关键难题,本文提出一种能融合多个机会频带以实现高分辨率探测的微波光子认知雷达系统架构。探讨了与微波光子认知雷达系统相关的微波光子宽带实时频谱侦测、可重构波形产生和稀疏频带成像处理等关键技术,论证了方案的可行性。该方案充分发挥了光子技术的宽带承载、实时处理以及灵活可重构的优势,可同时提升雷达的分辨率和环境适应能力,有望为未来智能化装备提供清晰、可靠、智能的全天候探测手段。     

一种并行AD采集系统的通道匹配误差研究

随着现代宽带雷达通讯的发展,对雷达回波信号的采集和目标的特征提取成为研究者关注的焦点.由于雷达回波的高频信号高达几十兆赫兹,时间交替采样模数转换器(ADC)系统便可在其中发挥重要作用,但这种结构会引入时间、增益和偏置3种主要的通道失配误差.该文对通道失配误差作了分析,建立了3种误差并存的非均匀采样信号频谱的数学模型,并在此基础上提出了该文的误差联合测量高效实时校正算法,最后在现场可编程门阵列(FPGA)中完成了整个算法的实现.     

一种深度学习辅助的探地雷达定位方法

在恶劣条件下,例如在雨、雪、沙尘、强光以及黑夜等环境下,自动驾驶方案中常用的视觉和激光传感器因为无法准确感知外界环境而面临失效问题。因此,该文提出一种通过深度学习辅助的探地雷达感知地下目标特征用于车辆定位的方法。所提方法分为离线建图和在线定位两个阶段。在离线建图阶段,首先利用探地雷达采集地下目标的回波数据,然后使用深度卷积神经网络(DCNN)提取采集的地下回波数据中的目标特征,同时存储提取的目标特征和当前地理位置信息,形成地下目标特征指纹地图。在定位阶段,首先利用DCNN提取探地雷达采集到的当前地下回波数据中的目标特征。然后基于粒子群优化方法搜索特征指纹地图中与当前提取的目标特征最相似的特征,并输出该特征的地理位置信息,作为探地雷达定位车辆的结果。最后利用卡尔曼滤波融合探地雷达定位结果和测距轮测量的里程信息,得到高精度的定位结果。实验选取地下目标丰富的场景和实际城市道路场景来测试所提方法的定位性能。实验结果表明,与单一使用探地雷达原始回波数据地图的定位方法相比,深度学习辅助的探地雷达定位方法能避免直接计算原始雷达回波数据间的相似度,减少数据计算量以及数据传输量,具有实时定位能力,同时特征指纹地图对回波数据的变化有鲁棒性,因此所提方法的平均定位误差减少约70%。深度学习辅助的探地雷达定位方法可作为未来自动驾驶车辆在恶劣环境下感知定位方法的补充。