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。     

高脉冲重复频率雷达混合滤波解距离模糊方法

针对高脉冲重复雷达距离模糊问题,提出一种新的混合滤波解距离模糊方法.通过把脉冲间隔数和脉冲间隔变化量作为目标待估计状态,对离散的脉冲间隔数、间隔变化量和连续的目标状态(位置和速度)进行混合滤波,从而将解距离模糊问题转换为对脉冲间隔数的估计问题.初始时刻,由于距离量测模糊,利用多个高脉冲重复频率(HPRF)采用欧氏距离对混合状态进行初始化.在滤波过程中,为了避免门限选择,首先根据脉冲间隔变化量的有限个离散取值,将六维向量的混合滤波模型等效为有限个五维向量的混合滤波模型;然后对量测分别进行混合滤波;最后通过对各模型得到的新息的2范数进行比较获得混合状态估计,从而实现解距离模糊.混合滤波解距离模糊方法为实现高脉冲重复频率雷达实时解距离模糊提供了一种新的研究思路,仿真结果表明,本文提出的混合滤波方法在只有一个脉冲重复频率获得目标量测时较现有多假设方法收敛速度快,并且可以克服多假设方法在脉冲间隔数变化时发生的解模糊错误.     

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 ...     

基于GPU加速的脉冲多普勒雷达信号处理

雷达信号处理算法的高性能实现是雷达系统中的关键技术。传统雷达信号处理算法的高性能加速主要依赖DSP和FPGA等专用设备,而它们具有开发周期长、调试难度大、成本高等缺点。GPU作为通用设备,特别适合处理雷达信号这种大规模数据。目前,GPU加速雷达信号处理的成果大多集中在SAR成像等应用领域,针对脉冲多普勒雷达相关研究还比较少。为了满足雷达回波数据对吞吐量和处理实时性的高要求,提出了基于网格跨步并行的细粒度并行化、基于多CUDA流的粗粒度并行化和基于并行扫描的数据预处理等优化技术。 从性能测试和误差分析等多角度评估了算法的实时性和准确性,在所使用的硬件平台上相比于传统CPU实现达到了300倍以上的加速比,并优于其它已有的CUDA加速的脉冲多普勒雷达信号处理算法。     

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。     

地面探测脉冲压缩雷达的动目标检测

介绍了基于脉冲压缩体制的地面探测雷达动目标检测的数字信号处理流程,阐述了动目标检测原理,讨论了雷达回波的函数表达式,并利用计算机进行了雷达回波仿真,在复杂的环境背景下顺利地完成了对动目标的检测。     

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。     

雷达实时仿真中的脉冲压缩技术研究

在雷达实时仿真系统中,通过匹配滤波法,利用FPGA硬件实现了数字脉冲压缩功能模块.根据仿真系统通用性要求,定义了标准的模块接口界面;依据频域FFT法,设计了流水式并行结构,满足信号的实时输入输出与高速处理,并给出了共享FFT引擎结构,节省近一半资源.为了进一步减少理论误差,引入分段卷积思想,具体设计了重叠相加法电路.实验结果表明,多种方案完成了预期压缩功能,数据吞吐率达到每秒数十兆,处理时间仅约10 μs.     

含有多普勒频率的无迹卡尔曼滤波

针对扩展卡尔曼滤波不含多普勒频率和非线性的缺陷,提出一种新的含有多普勒频率的无迹卡尔曼滤波算法。新算法通过推导观测向量和状态向量之间的函数关系,结合无迹卡尔曼滤波思想,使滤波结果较扩展卡尔曼滤波算法具有更高的精度。最后对新老算法进行了仿真对比分析,结果表明了新算法的有效性和合理性。     

基于脉象频谱分析的无线脉诊仪系统设计与实现

以中医脉诊理论为依托,以近年来发展的脉象频谱分析理论为指导,介绍一种新型基于脉象频谱分析的无线脉诊仪系统。该系统由脉象传感器模块、信号采集处理模块、信号接收模块和上位机分析显示模块组成。以无线传输的方式进行通信,采集到的脉搏信号在上位机中进行离散快速傅里叶变换得到各个谐波波形。仿真和实验数据显示,系统工作稳定、数据传输可靠,符合设计要求。     

A novel cognitive ISAR imaging method with random stepped frequency chirp signal

The random stepped frequency chirp signal(RSFCS)has better performance in anti-jamming than that of conventional stepped frequency chirp signal(SFCS).In combination with the theory of compressing sensing(CS),a novel ISAR imaging method is proposed based on RSFCS,in which the high resolution range profile(HRRP)is reconstructed by using the conventional OMP algorithm,whereas the cognitive approach is introduced to further reduce the number of sub-pulse in RSFCS.In the proposed method,via cognizing the characteristics of moving targets,the number of sub-pulse in each burst can be adjusted adaptively.Finally,in the cross-range direction,the accurate reconstruction of ISAR image by using CS theory is implemented,which can effectively accomplish unwrapping.With the proposed method,high quality HRRP and ISAR image can be achieved with fewer sub-pulses of RSFCS and lower burst repetition frequency(BRF).Some simulation results are given to validate the effectiveness and robustness of the proposed algorithm.     

脉冲多普勒雷达中补零FFT与折叠FFT的性能比较

脉冲多普勒雷达中相干脉冲数经常不是2的整数幂,当进行FFT时需要尾部补零或脉冲折叠。本文推导了补零FFT与折叠FFT的解析关系,发现抽取前者的偶数号频点得到后者;计算了两种FFT的跨越损失,因为上述抽取关系,折叠FFT的跨越损失更大。另外,在统计意义上补零FFT的虚警数是折叠FFT的2倍,为使两者的虚警数相同,要求补零FFT的检测门限高于折叠FFT的检测门限。计算发现,两个门限仅相差0.16～0.32dB。     

一种脉冲多普勒雷达数字信号处理机的设计

针对某型脉冲对多普勒雷达的信号处理要求,设计了一种全数字化信号处理机。该信号处理机采用"ADC+FPGA+DSP+存储器"结构,具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点。重点讨论了信号处理中数据采集、脉冲积累及目标检测的方法和实现。     

新一代多普勒天气雷达网探测数据对比分析系统

我国即将建成由216部多普勒天气雷达组成的观测网,组网雷达数据对比分析是及时发现雷达网故障、为雷达定标提供参考,提高短时临近天气预报准确率的基础。为解决上述问题,研发了雷达组网数据对比分析系统。首先,针对距离衰减和波束展宽对雷达探测数据的影响,提出利用相邻雷达等距离线垂直剖面内的网格数据进行对比分析;然后,为了满足实时计算需求,提出快速等距离线坐标变换算法,算法可节约85%的计算时间;针对雷达数据空间分布特点,提出三维混合插值算法,以便最大限度保留原始数据特征,提高数据对比分析精度。系统可自动处理相邻雷达时间同步数据,统计分析等距离线垂直剖面内的数据,实现组网数据可靠性和一致性的客观评估分析。实验结果表明,软件系统能够满足组网雷达数据客观评估需求。     

毫米波低相噪捷变频高分辨率雷达频率源设计

设计了一种由直接数字频率合成(DDS)、倍频链构成的三次变频直接频率合成方案,实现了低相噪捷变频高分辨率毫米波雷达频率合成器设计.利用直接频率合成器的倍频输出取代传统三次变频毫米波频率源的锁相环(PLL),同时提供线性调频(LFM)信号,优化DDS和变频方案的频率配置关系.利用FPGA电路进行高速控制,较好地解决了毫米...     

MIMO雷达正交多相编码信号优化

为获得较好的波形分集增益与避免波形间串扰,MIMO（Multi-Input Multi-Output）雷达一般要求发射正交信号。已有的正交相位编码信号对多普勒偏移敏感,制约了其在MIMO雷达中的应用。提出一种具有较好多普勒容限的正交多相编码信号优化设计方法,联合考虑目标静止、匀速运动和匀加速运动场景下MIMO雷达脉压输出,并将其转化为一个多目标优化问题,基于自适应克隆选择算法进行求解。最后,进行仿真实验。结果表明,相比典型的Deng编码和Khan编码,设计的多相编码信号具有更好的正交性能、更大的速度、加速度容限,更适合MIMO雷达系统应用。     

脉冲多普勒雷达信号处理仿真系统研究

为了提高雷达信号处理系统性能,研究信号处理系统模型算法,构建了一个雷达信号处理系统仿真模型.在对雷达信号处理模型算法详细分析的基础上,利用Matlab工具实现对该算法模型的仿真验证.通过对仿真结果的分析,可以看出该算法能够准确提取目标的距离、速度信息,对杂波和噪声的抑制能力较强,验证了信号处理仿真系统模型的可行性和算法的可靠性.     

相参脉冲串多普勒频率变化率估计算法

给出了一种新的利用相参脉冲串进行多普勒频率变化率估计的算法,选取准最佳算法估计频率,减小了频率估计误差.对各脉冲进行脉内相关积累,将相参脉冲串变换成一个新的线性调频信号序列.该序列的样本点数是脉冲个数、采样间隔是脉冲重复周期、调频斜率是多普勒频率变化率、信噪比提高为输入信噪比的N倍(N是脉内采样点数).因此,可以在较低的信噪比条件下精确估计多普勒频率变化率.仿真结果表明,该算法能在比现有算法更低的信噪比条件下精确估计多普勒频率变化率,其性能接近相参脉冲串多普勒频率变化率估计的克拉美-罗限.