LFMCW SAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达（LFMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系。在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。     

LFMCWSAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达(LFMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点.然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系.在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性.     

一种调频连续波阵列雷达的软件校准方法

提出了一种应用于调频连续波阵列雷达的软件校准方法,首先建立了非线性VCO特性和空间误差的雷达模型,通过时间域对发射机VCO的非线性进行快速补偿校准以及空间域对天线线阵间通道相位、幅度和时延的校准,最终使得雷达线性调频信号和阵面方向图满足设计要求.通过基于宽带X波段调频连续波雷达的仿真与实验分析,表明通过该软件校准方法可...     

LFMCW雷达多目标检测技术研究

调频非线性的存在影响了线性调频连续波(LFMCW)雷达目标检测能力和距离分辨率.为此,文中提出了一种软件方法实现调频非线性校正的方法.在分析了当前压控振荡器部件的电压频率控制特性基础上,讨论了调频非线性对差频回波信号的影响,将具有调频非线性的雷达目标检测问题转化为差频信号中目标调频分量的检测问题;利用LFM信号在分数阶傅里叶域上呈现出能量聚集这一特性,提出了基于分数阶傅里叶变换的LFMCW雷达多目标检测方法.仿真试验表明,该方法不仅可以有效地改善具有较大调频非线性的LFMCW雷达的目标距离测量精度,同时也提高了多目标的分辨能力.     

一种FM-CW信号非线性估计方法

线性调频连续波是雷达系统的一种常用信号形式。分析了线性调频连续波合成孔径雷达的调频非线性对距离维成像的影响,在此基础上,针对一种基于＂虚拟目标＂的非线性估计方法进行了分析,给出了基于该方法实用的计算方法,并分析了该计算方法的性能。仿真结果表明,给出的计算方法能较精确地估计出调频信号的非线性。     

调频连续波SAR非线性处理方法研究

合成孔径雷达系统畸变引入的幅相误差严重影响了雷达的成像效果,必须予以校正才能获得高质量的图像。该文针对调频连续波SAR系统频率响应非理想特性引入的幅相误差以及信号扫频非线性误差对系统性能的影响,分析建立了存在系统误差的调频连续波SAR系统回波信号模型,研究了系统误差估计与校正的问题,并考虑小型化调频连续波SAR实时成像处理的需求,提出了一种改进的适合实时成像处理的调频连续波SAR的高精度非线性距离-多普勒成像处理算法。最后,通过理论推导和仿真分析,验证了算法的可行性和有效性。     

短程宽带FMCW雷达信号非线性校正方法研究

调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）具有重量轻、截获概率低、高分辨率成像等优点,但其发展受到限制的一个重要因素是发射信号中存在非线性误差。本文针对一部X波段4.8GHz带宽短程调频连续波成像雷达系统中非线性误差较大的问题,提出了一种基于高阶模糊函数（High-order Ambiguity Function ,HAF)和重采样的非线性误差校正方法。该方法结合压控振荡器( Voltage Controlled Oscillator,VCO)的频率电压特性将非线性差频信号拟合为多项式相位信号（Polynomial Phase Signals,PPS）,利用HAF对多项式相位系数进行估计,并利用插值完成非线性误差校正。仿真和实测数据处理结果表明,该方法能准确有效地校正FMCW系统中的非线性误差,且工程适用性强。      

扫频非线性对线性调频连续波雷达测距精度和距离分辨力的影响

线性调频连续波（ＬＦＭＣＷ）雷达在理论上具有很高的测距精度和距离分辨力,但实际的ＬＦＭＣＷ雷达由于其固有的扫频非线性而使其实际的测距精度和距离分辨力下降,本文根据ＬＦＭＣＷ雷达回波功率谱的特性,从理论上分析了扫频非线性对ＬＦＭＣＷ雷达测距精度和距离分辨力的影响,为实际ＬＦＭＣＷ雷达扫频非线性的外部校正提供一个精确的理论依据。     

近距离超宽带调频连续波雷达非线性校正研究

调频连续波雷达凭借其结构简单、造价低廉等优势在目标探测与识别等方面体现出重要的应用价值,然而系统的非线性调制问题成为制约其性能的重要因素。传统的非线性校正方法能够在一定程度上估计非线性,但估计过程中的误差传递问题导致校正效果并不理想。基于该问题,本文提出一种基于多项式回归的方法实现非线性的准确估计。所提算法首先将非线性相位建模为多项式函数,然后通过多项式回归实现参数的联合估计,以消除误差传递问题。基于估计出的参数,通过时域重采样操作实现非线性的校正。仿真结果表明,所提算法不仅能够准确估计出多项式参数,而且在一定信噪比下比传统算法更接近克拉美—罗界。X波段FMCW雷达实测数据处理结果显示,本文所提算法可以有效消除非线性误差。      

基于FPGA的LFMCW雷达信号处理算法及实现

为提高线性调频连续波雷达的探测精度,提出一种Rife算法与Jacobsen算法的联合频率估计算法。该算法分别对三角波调制的线性调频连续波的差频信号的上下扫频的频谱进行峰值搜索,当其频率在量化频率点附近时用Jacobsen算法优化,其他情况使用Rife算法直接估计。通过理论及Matlab软件仿真分析算法的估计性能,结合现场可编程门阵列(FPGA) EP4CE30F23C8N设计了用于三角波调制的LFMCW雷达,通过SignalTapⅡ软件实时捕捉目标参数,得到速度及距离信息。该方法应用于调频连续波雷达可以取得较高探测精度,同时具有较高的实时性、稳定性。     

An efficient method for nonlinear distortion calculation of the AM and PM noise spectra of FMCW radar transmitters

The demand for autonomous cruise control and collision warning/avoidance systems has increased in recent years. Many systems based on frequency-modulated continuous-wave (FMCW) radar have emerged and are still in development. Due to the high complexity of such systems, the accurate evaluation of the noise spectra in the transmitter chain driven by complex modulated signals is today a severe drawback due to the limitation of simulation tools. In this paper, a method is proposed to compute easily with any commercially available nonlinear simulator, the amplitude and phase modulated signal distortion introduced by the nonlinearities of the transmitter on an FMCW signal. First, the amplitude modulation (AM) and phase modulation (PM) noise spectra of the driving FMCW signal is derived from the knowledge of the continuous wave (CW) AM and PM noise spectra of the voltage-controlled oscillator (VCO), and the modulating saw-tooth signal applied. Using the narrow band envelope concept and a first-order expansion of the nonlinear transfer function of the transmitter, the transfer of the AM and PM noise spectra of the driving FMCW signal through the nonlinear transmitter chain and the resulting output distortion are then computed. This novel approach allows to compute with reduced computation time and very good accuracy the AM/AM, AM/PM, PM/PM, and PM/AM conversion terms in any nonlinear system driven by CW or FMCW signals. This new method has been applied to the characterization of a whole car radar transmitter operating at 77 GHz driven by an FMCW signal issuing from a VCO. A successful comparison between measured and simulated PM-to-AM conversion coefficients of this transmitter is shown, validating the proposed method.     

基于多通道的调频连续波雷达生命信号提取

针对单通道调频连续波(FMCW)雷达不能保证生命信号检测准确度的问题,该文提出一种基于多通道的FMCW雷达生命信号提取方法.所提方法对各等效接收通道进行距离像重构和相位信号提取后,首先采用最大比率融合(MRC)技术对各通道提取的相位信号进行融合,接着对融合后的相位信号进行变分模态分解(VMD)并对生命信号进行重构,最后...     

FMCW雷达相位测量误差分析及抑制方法

FMCW雷达利用回波信号的频率和相位信息测量目标的距离，相位测量精度直接影响到距离测量精度．由于频谱泄漏造成的镜像干扰，近距离处相位测量出现非线性误差．本文推导了相位误差的计算公式，与实测结果完全吻合，并介绍利用窗函数对采样信号进行加权处理抑制相位误差的方法。实际测量结果表明该方法有效地抑制了相位误差，保证了系统的距离测量精度。     

Nonlinear interpolation of mandibular kinesiographic signals byapplying sensitivity method to a GMDH correction model

The purpose of the present paper was to propose an improved nonlinear interpolation method for estimating distorted kinesiographic recording of interlattice points in space, and to evaluate its correction accuracy. The group method of data handling (GMDH) correction method we have reported previously is essentially different from other geometric correction methods in the sense that the GMDH correction model can be adapted to the measurement environment in which kinesiographic signals are subject to ferromagnetic interferences. Due to its inherent structure, however, our previous GMDH correction model was restricted to kinesiographic signals representing lattice points in space. In this paper, we explored the sensitivity method for GMDH correction modeling. This provides for nonlinear interpolation of kinesiographic signals for interlattice points. Nominals, i.e., true values, of 3-D coordinates of the interlattice points were determined by means of a mandibular jaw movement simulator together with simultaneous recording of distorted kinesiographic signals which corresponded to the nominals. Distorted signals were corrected by the new method of correction modeling. A mean estimation error of 0.16 mm (SD 0.19 mm) was determined for 24 interlattice coordinates. Thus, nonlinear interpolation by the sensitivity method was confirmed to be effective.     

曲线机动情况下水下自主平台的改进被动合成孔径算法研究

水下自主无人平台(AUV)在曲线机动情况下利用传统ETAM方法扩展孔径时,目标方位估计结果无法聚焦到真实方位,估计偏差严重,针对这一问题,该文结合运动补偿提出一种新的ETAM算法。该算法将波束域与阵元域结合处理,在波束域获取相位信息,在阵元域对相位信息进行线性拟合,有效克服曲线运动造成的相位误差,得到相位修正因子后对连续测量进行相位补偿,实现孔径扩展。仿真和试验结果表明,无论平台直线航行还是曲线机动,该算法在对比算法失效的情况下,仍具有很高的测向精度、角度分辨率及空间增益,且适用于多目标的分辨,在较低信噪比下对性能的改善更为明显,有较强的实用性和环境宽容性。     

基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法

为了解决调频连续波(FMCW)激光器调制非线性导致的测量信号频谱展宽降低激光干涉测距精度的问题, 采用一种基于等光频细分重采样的调频干涉测距方法, 进行了理论分析和实验验证, 获得了双光路测距系统对不同位置目标信号等光频细分重采样后的波形数据, 并进行了频谱分析。结果表明, 通过等光频细分重采样的方法, 使用细分后的时钟信号点对距离大于辅助干涉光路光程差的目标测量信号进行重采样, 消除了激光器的调制非线性的影响, 并且避免了采样点数不足引起信号失真的问题; 在4.3m测量范围内, 等光频细分重采样测距系统与激光干涉仪相比最大残余误差不超过±18.46μm, 最大测量标准差为23.39μm; 该方法使用的辅助干涉光路光程差很短, 受环境的影响较小, 可以获得稳定的时钟信号, 并且可以减少双光路FMCW测距系统的体积与成本。该研究为长距离、高精度调频连续波测量提供了实用参考。     

光电信号的自动增益控制和相位校正的方法

在高精度光电测量中对光电信号的正交性和稳定性的要求很高。本文介绍了一种基于AD605的自动增益控制电路,以实现信号的幅值稳定,利用硬件向量校正法对光电信号进行相位校正,它是基于两路信号幅值相等且稳定的基础上实现,而且电路简单,精度高,响应速度快,得到正交性高、幅值稳定的光电信号,提高了软件细分的精度。