超宽带生命探测雷达研制及应用

超宽带信号有着较强的穿透能力,可用于对障碍物后生命体的探测。介绍了一套单发单收冲激脉冲体制超宽带生命探测雷达的原理和具体实现方法。雷达收发机结构简单,极大地降低了系统功耗和成本。采用FPGA实现能重复配置的时序控制器,可方便对雷达发射和接收时序进行控制。采用Wi-Fi技术在一个PDA和雷达之间传送工作参数和采样数据,可降低操作人员对雷达数据的干扰,也可容易实现雷达组网。实验结果表明,超宽带信号可以有效地应用于生命探测雷达,单台雷达可以实现对障碍物后生命体检测,多台雷达组网可以实现对障碍物后生命体定位。     

基于电磁感应和超宽带雷达的新型探测系统

超宽带探地雷达是近年来迅速发展起来的一种高新无损检测技术,可对地下目标进行高分辨率成像,但很难直接判断目标是金属或非金属的,而且无法得到准确的探测深度。针对地下目标材质识别和获取准确探测深度的需求,研制了一种将电磁感应与超宽带雷达相结合的新的探测系统。该系统可以直接分辨金属和非金属目标,并能反演出介质的介电常数,从而得到目标的准确深度。将该探测系统在测试模型上进行了实验,取得了很好的效果。     

机载高分辨率PD雷达信号模拟器的测试及应用研究

雷达信号模拟器日益成为现代雷达整机调试和评估所不可缺少的测试工具.本文首先简要介绍了机载高分辨率PD雷达信号模拟器实现中的关键技术,在通过对该雷达信号模拟器所作的性能测试证明其为合格的测试信号源后,将其应用于机载高分辨率PD雷达整机的调试和评估中,对雷达信号处理机的各项改善因子和雷达终端的显示接口做了评估和测试.实验结果表明,测试方法全面合理、简单实用,模拟器可以有效地应用在雷达信号处理机和显控性能的检验和评估.     

具有天线扫描特性的雷达信号算法设计与实现

在暗室中,搭建雷达导引头抗干扰性能测试所需的复杂电磁环境具有一定难度,其中目标雷达发射信号的产生尤其困难;对此提出了一种具有天线扫描特性的雷达发射信号产生算法。首先,分析了雷达天线方向图类型和天线扫描方式,并建立了对应数学模型;其次,将建立的数学模型与雷达方程结合,提出了雷达发射信号功率计算法;最后,以该算法为基础开发雷达信号模拟软件,并借助于矢量信号发生器生成具有天线扫描特性的雷达发射信号。测试结果表明,该算法产生的雷达信号具有天线扫描的特性,为暗室环境下导引头抗干扰性能的测试提供了信号保障。     

压缩感知理论在MIMO雷达目标测量中的应用

目前,压缩感知理论和多输入多输出（MIMO）雷达系统得到了越来越多研究人员的关注。压缩感知理论已经成功应用在图像处理、无线通信等领域;MIMO雷达在目标检测中有着重要的应用。主要分析了压缩感知理论在MIMO雷达信号目标检测方面的应用。MIMO雷达系统通过多个发射天线发射一组正交探测信号（例如：频分窄带线性调频信号）,这些信号遇到空间中的运动目标后发生反射,回波被一组MIMO雷达接收天线接收。基于压缩感知理论,实现了从MIMO雷达接收的回波信号中提取匀速运动的目标、测量目标的速度和方位角,并在MATLAB仿真环境下取得了良好的效果。     

基于FPGA内嵌DSP硬核的脉冲压缩设计与实现

在伪随机编码体制的超宽带雷达中,原始回波信号的实时脉冲压缩是信号处理的首要和关键步骤。由于超宽带雷达的采样率高、数据量大,而微处理器处理速度和DSP芯片运算能力有限,提出了一种基于 FPGA 内嵌DSP硬核的快速实时脉冲压缩方法。基于时间域的互相关算法,通过调用FPGA中的DSP硬核进行并行计算,并结合流水线模式,实现快速实时脉冲压缩。仿真与实验结果表明,本文的方法能很好地实现超宽带雷达原始回波信号的快速实时脉冲压缩。     

分布式频域电磁散射特性测量系统

为满足雷达目标的超宽带散射特性和天线电参数的超宽带测量,设计了一套功能强大的自动测量系统;在硬件方面采用了分布式的搭建形式,而在软件方面则使用了Visual Basic和Measurement Studio语言并采用模块化、层次化的软件集成方式,提高了软件的可维护性,缩短了开发周期;该系统实现了外场0.1~18GHz（内场0.1~38GHz）频带下,对雷达目标的超宽带散射特性测量和天线电参数的超宽带测量,并同时进行数据的接收、处理、分析和显示;该系统丰富的功能为雷达目标的RCS测量提供了强大的测试平台。     

基于新模态-小波包分解的超宽带雷达生命体征信号去噪算法

超宽带雷达具有高分辨率,穿透能力强,低功耗等优势,工作时人体无需接触任何电极或传感器,可以穿透衣服、废墟等非金属介质在较远的距离内检测人体生命体征信息,在非接触式生命体征检测方面具有很重要的应用价值。由于人类心跳信号容易被呼吸谐波和其他噪声干扰,为了准确提取人体生命体征信号,提出一种基于改进的自适应噪声集合经验模态分解（ICEEMDAN）与小波包分解（WPD）结合的生命体征信号去噪方法。先通过超宽带雷达测量待测者的生命体征,获取人体所在空间位置提取出体表微动信号,对体表振动信号进行补偿与欠采样处理;利用ICEEMDAN-WPD的阈值去噪方法对微动信号进行模态分解,选取合适的模态分量去噪并进行重构,获取人体心跳微动信号的时频特征。实验结果表明,该算法相较于传统的去噪算法将相关系数提高到了0.940 5,信噪比提高到了9.093 8 dB,保留更多的生命体征信息的同时拥有更高的信噪比,可有效应用于生命体征检测领域。     

一种基于FPGA和SRD的超宽带混沌脉冲产生技术

在超宽带雷达系统中,混沌脉冲位置调制(CPPM)信号通常是由时间间隔按混沌变化的高斯脉冲序列组成,针对高斯脉冲的天线辐射效率低的问题,设计一种调制脉冲为单周期脉冲的超宽带CPPM信号源。首先数字仿真验证了Tent映射作为调制函数的可行性,然后利用FPGA模块和以阶跃恢复二极管(SRD)为核心的模拟电路模块获得了主脉冲宽度为590 ps、主峰峰值为-1. 76 V且波形良好的单周期脉冲。自相关运算结果表明该信号具有良好的抗干扰能力和较高的检测概率;频谱图表明该信号没有直流成分,并且在低频区有极少的能量,作为雷达的发射信号时,可有效提高雷达天线的辐射效率。     

双通道伪随机编码超宽带探地雷达主控机设计

为实现探地雷达小型化和数字化的设计,对伪随机编码探地雷达的系统设计方案进行了研究。该文研制了一款双通道伪随机编码超宽带探地雷达主控机。研究基于FPGA芯片Virtex-5和宇航级ADC芯片ADS5463-SP,采用码元平衡直发的信号源设计方案,配合混合采样实现了中心频率60MHz和800MHz的双通道格雷互补码编码信号的发射和接收。进行了信号源测试实验和主控机的闭环测试实验,双通道脉冲压缩结果峰值旁瓣比均大于25dB,并达到了低频1.875m和高频11.72cm的距离分辨率。将主控机接入雷达系统,在沙坑中进行雷达整机的高频通道测试实验,测得埋藏大理石板厚度约17cm。结果表明该文设计的雷达主控机性能可靠,可以广泛应用于伪随机编码体制超宽带探地雷达系统。     

船用雷达回波信号模拟器软件的研究与开发

提出船用雷达回波视频信号模拟器上位机软件中的核心部分,即雷达回波视频数字序列的产生方法.该方法根据雷达分辨率模型、雷达回波信号模型、海杂波和噪声模型,以极坐标扫描模拟海图的方式生成雷达回波视频数字序列.通过将算法相关模型加入到MATLAB中仿真、画图并对实验结果进行比较和分析,验证了以上述方法生成雷达回波视频数字序列是...     

基于 VST-FPGA 的雷达侦察与干扰系统设计

现代电子战雷达干扰与反干扰之间的抗争愈演愈烈,干扰机要能产生多体制、多类型的干扰信号,雷达则需不断的提高 抗干扰性能。 针对雷达装备抗干扰性能测试评估对雷达干扰系统的综合性需求,以矢量信号收发仪(VST)为平台利用上位机 和 FPGA 技术,设计开发了一种雷达侦察与干扰系统,可实现雷达信号侦察、多体制干扰信号生成、雷达标校等一体化综合功 能。 给出了系统硬件方案、侦察与干扰技术方法、FPGA 功能设计和关键 FPGA 模块实现方法。 测试表明,系统射频技术指标 高,干扰样式丰富,频段覆盖广,使用灵巧,通用性强,具有一定的使用推广价值。     

主动防护雷达的角度标校

介绍了一种主动防护雷达的角度标校方法.该主动防护雷达采用相位和差单脉冲测角方式,由于雷达体积小、作用距离近,可以利用光电经纬仪搭建简易的角度标校测试场,通过标校望远镜和信号源标定角度.分析了这种方法带来的标定误差,指出被测雷达与信号源之间的距离越远标定误差越小.角度标定后,可以通过修改角误差曲线校准角度.最后给出了主动防护雷达利用这种标校方法后的测角误差,实测数据表明这种标校方法可以提高主动防护雷达的测角精度.     

小波变换在频率步进雷达-维距离像中的应用

由于小波变换是一种局部细化分析，它能对短时信号做比较精细的分析，在高分辨、超宽带雷达信号处理方面具有广泛的应用前景。在频率步进雷达一维距离成像技术中，经典的傅里叶变换算法受到距离分辨率的限制，并且存在较高的副瓣电平。针对这一问题，本文提出将连续小波变换算法用于频率步进雷达的一维距离成像。该方法在保持高距离分辨率的同时，可有效降低回波信号的副瓣电平。     

小波变换在频率步进雷达一维距离像中的应用

由于小波变换是一种局部细化分析,它能对短时信号做比较精细的分析,在高分辨、超宽带雷达信号处理方面具有广泛的应用前景.在频率步进雷达一维距离成像技术中,经典的傅里叶变换算法受到距离分辨率的限制,并且存在较高的副瓣电平.针对这一问题,本文提出将连续小波变换算法用于频率步进雷达的一维距离成像.该方法在保持高距离分辨率的同时,可有效降低回波信号的副瓣电平.     

干涉仪宽带实时校准方法研究

针对伪码连续波多基线干涉仪测角雷达系统中,天线阵接收通道相位时变延迟不一致性的问题,研究多通道相位宽带实时校准的解决方法。提出了一种通过增加干涉仪校准通道有源校准方法,设计与测量信号正交的宽带扩频信号作为校准信号,通过天线端耦合进入接收通道,利用伪码跟踪环与载波相位跟踪环对接收进来的校准信号进行实时跟踪,实时提取各个通道的相位跟踪结果对干涉仪接收通道的时变延迟误差进行校准。计算机仿真结果表明：适应接收通道固定和时变的相位延迟,在接收通道测量信号功率不大于校准信号功率10 dB情况下均获得了较好的结果。