基于超宽带穿墙雷达的目标边界估计算法

基于超宽带雷达的穿墙成像技术在灾难救援和反恐作战等非侵入式探测领域有着广泛的应用前景,而这些应用领域往往需要对探测目标的高分辨成像以确定其边界形状。该文针对这一需求,提出一种基于超宽带雷达的边界成像算法从而实现墙后目标的外形估计及识别。该算法假定在近场探测条件下,利用提出的回波时延差关系曲线确定回波的入射方向,进而消除墙体影响,对墙后目标进行有效的边界估计。对具有不同边界的目标进行的仿真和实验结果表明,该算法能够有效补偿墙体影响,目标边界估计效果好,达到依据估计的目标外形实现目标初步识别的要求。     

超宽带穿墙探测雷达的反向投影成像算法

在SAR BP（Back Project反向投影）成像算法的基础上,结合超宽带穿墙探测雷达应用中存在的特定条件（如墙体的反射、折射及其对宽带信号的色散影响,因天线阵的天线数目有限而使获得的信息量小等）,提出了一种超宽带穿墙探测雷达的BP成像算法。该算法考虑了超宽带电磁波穿透墙体传播的特性,能够去除墙体对成像的影响,并有效抑制了天线阵天线数目较少时的拖尾现象。通过仿真成像,分析了舍成孔径长度对可成像区域和成像精度的影响：合成孔径长度增加,成像精度提高,而可成像区域减小。     

一种快速超宽带穿墙雷达成像算法

超宽带穿墙雷达因为反恐、灾后救援等方面的迫切需要而成为近年来的一个研究重点。传统的超宽带成像算法在目标识别能力及计算效率上已不能满足其要求。基于逆边界散射变换的SEABED成像算法可以完成对目标边界快速成像,但是墙体的存在使其在穿墙雷达应用中受到限制。该文考虑到墙体的影响,在SEABED算法基础上提出一种新的适用于超宽带穿墙雷达的包络线算法,该算法通过计算从回波中提取的准波前所对应的曲线簇的包络线来完成目标边界成像。利用FDTD数值仿真实现了对隐藏在墙后目标的二维成像,验证了算法的有效性,并分析了墙壁对目标定位误差的影响。     

基于混沌调频信号的超宽带穿墙SAR成像

混沌调频信号具有良好的自相关特性,又类似随机信号,具有较强的抗干扰性能。该文将基于Bernoulli映射的混沌调频信号用于超宽带穿墙雷达成像,建立了信号模型,分析了混沌调频穿墙雷达系统的目标检测性能,分辨能力和抗墙壁多径干扰能力,并与线性调频雷达系统进行了比较。仿真结果表明,与线性调频信号相比,混沌调频信号用于穿墙雷达系统可获得较好的目标检测性能,更好的分辨能力,而且具有抗墙壁多径干扰能力。     

超宽带穿墙雷达椭圆包络线目标边界成像算法

为解决传统超宽带穿墙雷达后向投影(BP)成像算法不利于实时成像且成像模糊的问题,基于目标边界成像的成像算法成为近年来研究的热点。SEABED算法与Envelope算法是常用的目标边界成像算法,但此类算法存在抗噪性差或准确性不佳等不足。该文采用收发分置天线方式,提出一种基于椭圆包络线原理的成像算法。通过分析目标边界与天线坐标之间的几何结构,构造与目标边界相切的椭圆模型,推导了两者的映射关系,完成了穿墙成像的目标边界重建。理论分析和实验结果表明,该算法能提高成像的抗噪性与准确性,增强了穿墙成像的性能。     

超宽带穿墙雷达的非相干和相干成像算法

在超宽带穿墙成像系统中,选择合适的成像算法非常重要。常见的穿墙成像算法有非相干算法和相干算法,文中对两种算法的原理进行分析,比较了两种算法的优缺点。非相干算法采用三角定位的原理进行成像,硬件简单,但是需要求解一个复杂的方程组,并且当存在多个目标时方程组难以求解,因此在实际应用中受到限制。相干算法主要是反向投影算法,这种算法与合成孔径雷达成像过程类似,能够对单目标和多目标环境进行成像,通用性强。但是运算量比较大,影响了成像速度。     

一种超宽带穿墙雷达的三维成像算法研究

提出了一种应用于超宽带穿墙雷达的三维成像算法。在研究后向投影算法原理的基础上,构建了电磁波穿透介质墙的数学模型,补偿了电磁波在墙体中传播的时间延迟,推导了基于偶极子近场辐射模型的穿墙改进后向投影算法,给出了算法的实现流程。利用FDTD得到采样数据,运用算法的具体流程实现对介质墙存在下的目标进行三维成像。验证了算法的有效性,分析了墙体和目标间耦合作用对成像效果的影响。     

超宽带穿墙探测雷达TH-UWB脉冲串信号分析

从定义出发推导了跳时调制超宽带广义高斯脉冲串(GGP)波形距离模糊函数的解析表达式,并通过仿真分析该波形模糊函数与跳时序列自相关特性、序列周期、脉冲平均重复周期、有效时间宽度、时间尺度因子及调制系数的关系.结果表明:选择良好自相关特性和较长序列周期的跳时序列可增强旁瓣抑制能力;增大时间尺度因子或减小有效时间宽度可增加距离分辨力;权衡选择适宜的调制系数不仅保持波形原有的距离分辨特性,而且有利于采用距离门技术抑制旁瓣.     

超宽带噪声穿墙雷达成像与实验研究

设计了一个超宽带噪声穿墙雷达样机,工作频率为350 MHz～750 MHz,既能够获得较好的距离分辨率,又能够保证一定的穿透性和作用距离.采用后向投影(BP)算法对接收回波与发射噪声的互相关信号进行相干成像,实现目标信号的空间能量聚焦.实验结果表明该方法对超宽带噪声穿墙雷达行之有效,能够实现墙壁后面目标的隐蔽探测和成像.     

基于联合语音出现概率的先验信噪比估计算法

先验信噪比是语音增强的关键参数。该文分析了几种典型的先验信噪比估计算法,并得到这几种算法的统一形式,最后提出了基于联合语音出现概率的先验信噪比估计算法。测试结果表明,该算法在不引入音乐噪声的同时,平均段信噪比提高和平均对数谱距离等客观评价指标,都优于其它算法。     

基于Stokes子矢量估计的弱信号检测

研究了窄带极化雷达的弱信号检测问题。首先给出目标散射波和随机极化波瞬态Stokes子矢量序列（ISVS）的表征方法和匹配距离的概念，而后提出了一种雷达目标散射信号Stokes子矢量的估计方法。最后，利用目标散射信号和接收机噪声的ISVS之间的差异，基于径向积累的思想提出了一种弱信号检测算法，可以显著改善雷达系统的检测性能，对于反隐身、预警和空间探测等具有一定的指导意义。     

基于分数阶傅里叶变换的低信噪比线性调频信号参数快速估计算法

针对低信噪比线性调频信号参数估计精度低且运算量大的问题,该文提出一种基于高效分数阶傅里叶变换(FRFT)和分数阶频谱4阶原点矩的快速估计算法.该算法通过判断调频斜率的正负,以确定旋转阶次所在初始区间;进而应用高效FRFT获得初始旋转阶次;最终利用分数阶频谱4阶原点矩,进一步确定搜索区间和步长,实现精准搜索,从而满足参数精度的要求.实验结果表明,该算法尤其适合用于低信噪比情况下的线性调频(LFM)信号检测与参数的准确估计,而且运算量较低.     

基于分数阶傅里叶变换的低信噪比线性调频信号参数快速估计算法

针对低信噪比线性调频信号参数估计精度低且运算量大的问题,该文提出一种基于高效分数阶傅里叶变换(FRFT)和分数阶频谱4阶原点矩的快速估计算法。该算法通过判断调频斜率的正负,以确定旋转阶次所在初始区间;进而应用高效FRFT获得初始旋转阶次;最终利用分数阶频谱4阶原点矩,进一步确定搜索区间和步长,实现精准搜索,从而满足参数精度的要求。实验结果表明,该算法尤其适合用于低信噪比情况下的线性调频(LFM)信号检测与参数的准确估计,而且运算量较低。     

一种基于改进Viterbi频率估计技术的穿墙雷达目标定位算法

针对多普勒穿墙雷达目标定位中难以从频率混叠区域准确提取定位信号的问题,该文提出一种基于改进Viterbi频率估计技术的目标定位算法。根据雷达回波的局部特性动态调整指数平滑法的平滑系数,并基于动态指数平滑预测数据定义Viterbi算法的新型惩罚函数。利用估计的目标频率曲线解调回波信号,完成对多个目标分量的分离,并结合多普勒处理方法合成目标运动轨迹,实现对目标的实时定位。实验结果表明,该方法有效抑制了算法在频率模糊区域的路径分叉问题,在多人体目标跟踪定位的应用场景中具有优越性。此外,新算法所采用的最佳路径搜索方式对传统Viterbi算法的全平面搜索进行了改进,有效提高了最佳路径的寻找效率。     

基于DSP和FPGA技术的低信噪比雷达信号检测

提出一种基于DSP和FPGA技术的低信噪比情况下雷达信号检测技术的工作原理与硬件实现方法,采用数字化的处理方法处理信息,取代传统使用的模拟检测技术,并对实现的检测方法和关键算法做了详细介绍.     

基于先验信息的M-APSK信号迭代信噪比估计

该文提出了一种适合多进制振幅移相键控信号信噪比估计的迭代算法。给定先验信息的条件下,由经过平坦衰落的多进制振幅移相键控信号的概率分布出发,对其对数期望求导得到信噪比参数和数据的关系,引入数据可信度更新信噪比参数,从而获得相应的迭代算法。与已有的矩方法相比,该文提出的基于先验信息迭代算法在迭代四次,互信息大于0.4以上时性能优于已有非数据辅助算法,而无先验信息下的五次迭代时中高信噪比下优于矩方法。     

基于最大信噪比的雷达波形优化方法

针对雷达回波信号的信噪比问题,本文在各种通用杂波功率谱模型下提出了一种优化波形算法.它参考点目标、高斯白噪声下的匹配滤波原理,利用Schwarz不等式和拉格朗日算法,得出了优化信号与杂波功率谱之间的关系表达式.仿真表明,相对于线性调频信号(LFM),该算法可以提高雷达回波信号的输出信噪比,从而提高雷达的目标检测概率.     

基于透射系数的穿墙雷达墙体参数估计

超宽带穿墙雷达中未知墙体参数估计精度直接影响目标位置定位和成像质量。针对该问题,文中提出了一种基于透射系数的未知墙体参数估计方法。该方法首先通过计算电磁波穿透墙体时的透射系数推导出振幅衰减系数;然后,结合传播时延与墙体参数的非线性关系,利用牛顿迭代法能够精确估计出未知墙体参数;最后,对结果进行了误差分析和比较,表明该方法在未知墙体参数估计中的可行性。文中利用时域有限差分方法进行电磁建模,其仿真数据验证了墙体参数估计算法的有效性。     

基于广义二次互相关的低信噪比信号时延估计

针对时延估计精度受噪声影响,导致时延估计不准确的问题,在现有广义二次相关算法的基础上,提出了一种改进的广义二次相关算法,通过将二次相关函数先做指数运算,降低噪声干扰,再将傅里叶逆变换得到的相关函数做高次方运算,达到锐化峰值提高时延正确率的目的。仿真结果表明,信噪比(SNR)在0～10 d B时,改进算法的均方根误差明显优于广义二次相关算法,正确率相比于广义二次相关算法也显著提高,且在更低SNR的情况下仍然具有一定优势。