基于毫米波雷达的数字信号处理综合实验

本文以毫米波雷达和DSP开发板为主要器件设计了基于雷达的手势感应控制综合实验案例,采用工程实践和生活生产中的实际器件取代专用器材,覆盖信号的产生、采集、处理和使用等各个环节,增强运用数字信号处理分析解决实际问题的能力。探索了以工程项目的方式组织综合实验的模式,实现了课堂教学与工程实践的有机结合。     

毫米波蜂窝设备FCC测试方法

毫米波通信作为5G的关键技术受到业界的广泛关注,各主要厂商已相继推出支持毫米波通信的设备,传统的检测认证系统无法支持这类设备的测试,亟需开发适用于这类设备的检测认证测试系统。中国信息通信研究院泰尔终端实验室通过跟踪当前毫米波蜂窝设备的主要市场上FCC认证规定的毫米波蜂窝设备的要求,研究其认证测试方法,结合实际测试需求,搭建了自动化的测试系统。目前该测试系统已完成了测试功能的调试,并为多家设备厂商提供了测试认证服务,解决了毫米波蜂窝设备出口的检测认证问题。     

真空电子器件输出窗次级电子倍增效应研究进展

真空电子器件在毫米波和太赫兹波频段具有大功率的天然优势,可用于构建高效率、大功率的毫米波和太赫兹辐射源,对高功率微波技术及太赫兹技术的发展具有十分重要的意义。输出窗是真空电子器件的关键部件,输出窗击穿是器件失效的主要原因之一,而次级电子倍增效应被认为是输出窗击穿的主要原因。本文梳理了目前分米波及厘米波波段真空电子器件输出窗的研究现状,在此基础上梳理了这一领域未来研究的主要发展方向,以期为未来真空电子器件向更高功率和更高频率等级发展提供参考。     

基于曲线拟合的毫米波雷达安装角度校准方法

毫米波雷达的安装角度校准是雷达正常使用并与摄像头进行数据融合的重要前提,雷达安装角度偏 转过大会导致雷达数据与摄像头数据融合失败,影响高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System,ADAS) 的正常使用。文中提出一种基于曲线拟合的毫米波雷达安装角度校准方法,当车辆在道路上行驶时辅以车辆输入 的车速和偏航角信息,通过2000 个静止点进行曲线拟合得到雷达需要补偿的角度。相较于选择有护栏的道路进行 绕行和在标定场地部署角反射器进行安装角度校准的方法,这种方法适用的场景种类更多并且校准时间从15 分钟 以上缩短为5 分钟以下。经过实验验证,在花费更短时间完成校准后,校准精度与其它自校准方法相同为±5°。     

基于SIW 的多波束CTS 阵列天线设计

文中设计了一款基于基片集成波导(SIW)的毫米波高增益多波束连续横向枝节(CTS)阵列天线,它 通过切换馈电端口实现多波束功能。该天线整体结构简单,采用印刷电路板工艺实现。天线主要包含馈电喇叭、平 面波转换结构以及辐射结构三个部分,由三层基板构成。馈源为基于SIW 的馈电喇叭,并在口径处添加匹配结构以 提高其辐射性能;平面波转换结构由SIW 抛物面和渐变耦合槽组成,可将馈电喇叭辐射出的柱面波转换为幅度服从 泰勒分布的平面波进而为CTS 阵列馈电,因此天线具有低副瓣的特性;辐射结构为1×8 的CTS 阵列,通过优化缝隙 宽度以保证每个单元辐射出相等的能量。天线工作在30 GHz,通过切换馈电端口可在±20°范围内实现波束切换,天 线测试结果与仿真结果吻合,验证了设计的合理性。     

毫米波FMCW MIMO雷达三维点云成像方法

毫米波FMCW MIMO雷达的三维点云成像在自动驾驶、智慧交通、工业和安防等领域的三维环境感知因其独特的优势而受到广泛关注。本文在现有处理框架下提出一种结合渐近最小方差稀疏迭代（SAMV）的高分辨点云成像方法。该方法首先对差拍信号做一维快速傅里叶变换（FFT）获得高分辨距离像,然后对每一个距离单元采用SAMV算法来估计方位角网格和俯仰角网格的功率,最后结合CASO-CFAR检测算法,得到探测区域内目标高分辨的距离、方位角和俯仰角三维信息。仿真和实验结果表明,相比现有结合Capon测角的方法,该方法能在相同雷达条件下角分辨率提高2倍,实现了毫米波雷达高分辨的三维成像。     

碳纤维粒子尺度对红外/毫米波复合干扰性能研究

为了研究不同尺度碳纤维粒子对红外/毫米波的复合干扰性能,利用试验样板在静态测试条件下针对不同尺度碳纤维进行红外和毫米波衰减率测试,筛选出对两者分别具有最优衰减效果的碳纤维粒子尺度。在此基础上,选择远红外和8 mm波作为衰减对象,利用烟幕试验箱动态测试并分析了具有最佳尺度特征的碳纤维在不同配比条件下对红外/毫米波的复合干扰性能。实验结果表明:碳纤维粉体对红外具有更优异的衰减效果,短切碳纤维对毫米波的干扰性能更加显著,800目、1.5 mm和4 mm是碳纤维粒子衰减红外/毫米波的最佳尺度,对应配比为22%、4%和74%时各波段的复合干扰性能最优。     

130 GHz CMOS有源矢量合成移相器

面向毫米波相控阵雷达系统应用,该文基于55?nm?CMOS工艺设计了一款工作于130?GHz的有源矢量(VM)合成移相器.该电路包含宽带正交发生器、可变增益放大和矢量合成模块.为提升移相器相位分辨率和移相精度,该电路可变增益放大采用了具有高频宽带属性的共栅放大结构和具有高增益属性的含中和电容的共源共栅放大结构多级级联的形式.为避免移相器在矢量合成时由自身结构特点产生相位断裂而导致移相范围下降,该设计电路在矢量合成模块中融入了数控人工介质(DiCAD)结构.通过全波电磁仿真对所设计毫米波移相器进行验证,在125～135?GHz频率范围内,所设计移相器平均增益大于1?dB,移相器可由控制电压控制实现全360°范围内5.625°的相位步进,RMS相位误差小于4°,电路面积为1100?mm×600?mm,功耗33?mW.     

基于轻量级U-Net深度学习的人体安检隐匿违禁物的实时检测

在高端智能安检系统研发中,如何使受检者在无接触正常行进过程中,对其实施人体是否携带隐匿违禁物的快速高效检测是具有挑战性的关键性技术。被动毫米波成像以其安全无害、穿透性强等突出优势而成为安检成像的热门选项。该文利用被动毫米波成像和可见光成像的优势互补,通过轻量级U-Net的深度学习,研究提出人体安检隐匿违禁物的高性能实时检测算法。首先构建和训练轻量级U-Net分割网络,进行被动毫米波图像(PMMWI)和可见光图像(VI)中人体轮廓的快速分割,实现人体与背景的有效分离,以获取疑似隐匿违禁物的轮廓信息。进而,以轻量级U-Net为工具,通过基于相似性测度的无监督学习方法进行被动毫米波人体轮廓图像与可见光人体轮廓图像的配准,以滤除虚警目标,并在可见光图像中进行疑似目标定位,得到单帧图像的检测结果。最后,通过序列多帧图像之检测结果的综合集成与推断,给出最终检测结果。通过在专门构建的数据集上的实验结果表明,该文所提方法的F1指标达到92.3%,展现出良好的性能优势。     

基于ARM920T内核的雷达测速仪设计与算法研究

为了提高目前公路交通中对车辆速度的监测手段,提出一种基于ARM(advanced RISC machines)的新型雷达测速仪,结合多普勒测速原理和信号处理的谱估计法,介绍了由毫米波多普勒收发前端和SamsungS3C2410A处理器构成的雷达测速仪的整体设计,包括其硬件结构的设计和在ARM920T内核中实现基4时间抽取的快速傅里叶变换算法(fastFouriertransform,FFT)。实验结果表明,该雷达测速仪的测速精度可达±1km/h,其优化后的FFT算法具有很高的精度和运行效率。