地球单基ISAR对月球成像信号参数设计与仿真

利用地基逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)对月球进行观测和成像处理,可获得月球正面的地形地貌等特征。本文首先构建了用于逆合成孔径雷达成像的地面单基雷达对月球观测的等效转台模型,分析了月球表面等效散射中心与雷达径向距离的变化特性。然后,给出了单基雷达脉冲重复频率、脉冲宽度、工作频段、带宽和采样频率等信号参数的设计准则,并建立了单基雷达对月球观测的ISAR回波模型与成像处理流程。最后,通过仿真实验验证了本文理论分析和成像算法的有效性。     

有耗媒质中目标瞬态谐振特性实验测量与分析

目标识别是雷达探测领域研究的难点问题，本文利用无载频脉冲探地雷达系统对有耗媒质中细长导线状和环状金属目标的瞬态散射特性进行了实验测量，并利用极点展开理论对谐振现象的产生给予了分析和讨论。在瞬态脉冲激励下，有耗媒质中的目标能够产生外部振荡现象，目标谐振时雷达接收信号的幅值比非谐振时大得多。谐振信号的产生与目标形状和特性、媒质参数、激励脉冲的宽度和天线极化特性等因素有关。     

高分辨雷达目标回波信号模拟与分析

对高频区复杂目标的散射特性进行分析,建立了基于多散射中心的高分辨雷达目标回波模型,在此基础上对线性调频信号进行模拟,生成目标的回波数据,同时给出了脉冲体制雷达数据采集和存储方法的模型。为验证回波模型的有效性,对仿真的回波数据分别进行脉冲压缩和多普勒处理,处理结果正确反映出目标特征,表明模型可行有效。研究结果可为目标特征提取、目标识别提供技术基础。     

巴克码信号处理的计算机仿真

巴克码信号是二相编码信号的一种,在PD雷达中得到了广泛应用。对巴克码信号进行匹配滤波处理可使输出信噪比达到最大。介绍了匹配滤波器的设计原理,给出白噪声匹配滤波器的传递函数模型。在Matlab/Simulink平台上,建立雷达发射信号为巴克码信号时匹配滤波器的仿真模型。计算机仿真表明,巴克码信号经匹配滤波器后脉冲宽度被压缩,信噪比得到了显著提高。该滤波器的脉冲压缩功能,解决了一般脉冲雷达通过增加脉冲宽提高作用距离与距离分辨力下降的矛盾。     

基于变脉宽波形的高速目标积累检测研究

针对米波低重频雷达在低信噪比下对高速运动目标的相参积累检测问题,提出了发射变脉宽信号的新方法。首先用宽脉冲回波估计目标运动参数,再对窄脉冲回波进行包络移位和相位补偿,实现相参积累,保证雷达的距离分辨率要求。该方法有效地解决了高速、匀加速径向运动目标跨速度、距离分辨单元的相参积累问题。仿真验证了新方法的有效性。     

浑浊水体激光后向散射特性仿真与实验研究

由于水体的吸收和散射作用,光束能量在传播的过程中会产生衰减,激光脉冲会被展宽,制约着水下激光雷达的探测范围和探测精度。文中以浑浊水体环境下水下弱小目标探测为应用背景,建立了水下光子传播的蒙特卡洛仿真模型,模拟了不同衰减系数和散射率的水体后向散射回波信号,并对相应的水体后向散射回波信号变化趋势进行了分析。仿真结果表明：随水体衰减系数的增加,近场水体激光回波信号接收光子数逐渐增多;随水体散射率的增加,回波信号光子消亡速度逐渐降低。开展了不同浊度下的激光雷达回波信号的测试实验,实验结果表明：随水体衰减系数的增加,水体激光后向散射回波幅度逐渐增高,脉冲宽度逐渐展宽。在进行浑浊水体水下弱小目标探测时,随水体衰减系数的增加,应通过逐渐减小激光器能量或接收系统增益来增强水体回波与目标回波之间的差异,以此提高浑浊水体水下弱小目标探测的信噪比。实验验证了理论与仿真结果,为浑浊水体环境下水下弱小目标激光探测系统在不同水质下的激光能量选取、接收系统增益设计等提供理论支撑。     

超宽带雷达低空多路径回波建模与仿真

本文根据分布式目标在超宽带信号照射下的电磁散射特性,建立了超宽带低空多路径目标回波模型.雷达发射信号采用线性调频步进信号(Chirp-SF信号),考虑了多路径效应,并对回波信号进行二级脉压处理,获得了目标多路径高分辨一维距离像,验证了该模型的正确性.     

微脉冲激光雷达探测信号的数值模拟计算

本文对微脉冲激光雷达探测的大气后向散射回波信号进行了数值模拟计算，计算结果得到了实验的验证，并就激光脉冲能量、发射的激光脉冲数、滤光片半宽度以及接收视场等系统参数对微脉冲激光雷达探测回波信号信噪比的影响进行了较为详细的分析和讨论。     

考虑脉冲展宽和限带接收的目标等效LCS 计算

对于窄脉冲激光探测系统，当激光经探测目标不同散射面元散射后到达接收机的时间差大于发射激光脉冲宽度时，存在激光回波脉冲宽度展宽和相应峰值功率下降问题，加上激光接收机响应带宽的限制，由此，对探测目标的等效LCS不能简单地由一般的公式计算。在考虑以上因素的情况下，本文对朗伯散射体等效LCS的计算方法进行初步探讨。     

一种基于分时发射技术的双线性间断调频准连续波雷达的研究

为解决常规线性调频雷达存在的距离速度耦合和近距离盲区等问题,提出一种采用大占空比双线性间断调频脉冲信号的准连续波体制雷达。该雷达在一个脉冲重复周期内分时交替发射频谱互不重叠的两个线性调频脉冲信号,接收机通过发射信号分离、Stretch处理、时域互相关、FFT、运动补偿等过程可以在一个脉冲重复周期内获得运动目标的速度估计值和距离估计值。本文首先给出了该雷达的信号模型和距离速度去耦合原理,分析了系统性能,最后讨论了尚需解决的关键问题。     

超宽带线性调频雷达目标回波模型

超宽带雷达具有高分辨能力,它探测到复杂目标时,目标总的电磁散射是多散射中心的合成,回波信号不同于普通的窄带雷达回波。文中分析了在超宽带信号照射下的目标散射特性,得到超宽带雷达的一般模型。     

基于PCA和DCT的雷达人体动作识别

无载波超宽带雷达人体动作识别系统的关键优势在于无载波超宽带雷达具有极高的分辨率,能够捕获人体的细微动作变化,并且对于室内复杂环境具有很强的抗干扰能力。但是由于无载波超宽带雷达信号不含载波信息,本身能量集中于极窄的波形内,并且发射信号与回波相关性弱,因此传统的提取信号特征的方法不再适用。针对这一问题,首次搭建无载波超宽带雷达人体动作识别系统,并提出一种新颖的基于主成分分析法（PCA）和离散余弦变换（DCT）相结合的无载波超宽带雷达人体动作识别方法,同时利用改进的网格搜索算法优化支持向量机的参数并验证该方法的优越性。最后,基于实测数据在Matlab平台上进行仿真,对实测的10种不同类型的人体动作进行分类识别,实验结果显示,该方法具有很高的识别率,针对不同的方案识别率均能达到99%以上,对小训练样本具有很强的鲁棒性。     

状态空间法在超宽带雷达动目标速度及距离像估计中的应用

该文通过状态空间(State-Space, SS)法高分辨估计超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)雷达运动目标径向速度及其距离像。首先,结合具有伸缩的UWB雷达回波模型获得散射体频域冲激响应,以构建SS所需的Hankel矩阵。其次,利用SS估计UWB雷达高速运动目标径向速度及距离像。进一步,分别推导了上述估计参数的克拉美-罗下界(Cramr-Rao Lower Bound, CRLB)。SS法不但能获得目标高分辨距离像,而且较好地规避了多普勒随信号带宽内频率变化,即多普勒色散对径向速度估计的影响。该方法亦具有良好的噪声抑制能力。此外,其只需目标频域冲激响应,并未涉及具体发射波形,因此未受发射信号形式的限制,这不同于利用小波变换估计相关参数的方法。仿真实验验证了该方法的可行及有效性。     

FMICW信号在岸-舰双/多基地地波超视距雷达中的应用

为了解决探测距离与分辨率的矛盾,并在后续信号处理中避开直达波的影响,岸-舰双／多基地地波超视距雷达适合采用线性调频中断连续波（FMICW）信号。文中结合该雷达的发射信号模型,分析了回波信号所包含的目标距离信息和多普勒信息,介绍了对接收信号的处理方法,对回波信号进行数字解调等处理后,得出了目标的距离信息和多普勒信息。实测数据的处理结果证明,用FMICW信号作为该雷达的发射信号可以有效地检测出运动目标。     

Ultrawide-band coherent processing

In this paper, we develop an approach for estimating the ultrawide-band (UWB) radar signature of a target by using sparse subband measurements. First, we determine the parameters of an appropriate signal model that best fits the measured data. Next, the fitted signal model is used to interpolate between and extrapolate outside of the measurement subbands. Standard pulse-compression methods are then applied to provide superresolved range profiles of the target. The algorithm can automatically compensate for lack of mutual coherence between the radar subbands, providing the potential for UWB processing of real-world radar data collected by separate wide-band radars, because the processing preserves the phase distribution across the measured and estimated subbands, extended coherent processing can be applied to the UWB compressed radar pulses to generate superresolved radar images of the target. Applications of this approach to static test range and field data show promising results     

一种超宽带线性调频信号源的设计

超宽带雷达因其距离分辨率高、抗干扰能力强、目标检测和识别能力高等优点,受到世界各国的重视。通常采用倍频器来产生超宽带信号,然而,倍频环节中存在一些影响信号质量的非理想特性。针对该问题,提出利用频谱拼接技术来产生超宽带雷达信号。采样频率越大则输出信号幅度包络失真越小。频谱拼接时间误差小于100 ns时,其主瓣比理想情况增大5%。通过频谱拼接技术能够有效解决幅度失真、高采样频率需要和拼接时间误差等问题。设计了两个直接数字频率合成器同步电路,确保两路正交基带信号同步。频谱拼接技术还能灵活控制信号带宽大小,产生较理想的超宽带线性调频信号。     

超宽带新体制雷达的军事应用潜力及局限

介绍超宽带 (UWB)雷达系统的定义、分类、主要特点以及在距离分辨率、目标成像和识别等方面的应用 ,论述超宽带 (UWB)雷达的应用原理、独特优势及在军事领域的应用和发展趋势     

An efficient FPGA-based implementation of UWB radar system for through-wall imaging

The work presented in this paper aims to develop a low-cost ultra-wideband (UWB) radar system that has the capability to image through the wall of a human target. The proposed radar system relies heavily on a field-programmable gate array (FPGA) platform. The Xilinx FPGA Kintex-7 (KC705) board is employed to integrate the main functionalities of the radar system, such as the generation and acquisition of a UWB signal. The generated signal is a monocycle signal, which has an ultra-wide bandwidth. Due to the UWB nature of this signal, the radar system achieves better penetration ability, as well as high imaging resolution. However, the major challenge of a UWB radar system lies in the stage of digitization, as it requires a high sampling rate analog-to-digital converter (ADC). In fact, such a chip is very expensive. Hence, to reach a high sampling resolution using a low-cost and low-speed ADC, an efficient sampling strategy is implemented. In contrast to other UWB sampling methods, which require a hardware delay line chip, the new sampling scheme depends only on the FPGA firmware to realize a combination of real-time and equivalent-time sampling, which provides better jitter performance. Finally, to demonstrate the imaging capability, experimental tests are conducted in an indoor environment while human targets are located in different places. The measurement results revealed that the proposed radar system has the ability to provide 2D images that accurately determine the location of the target.     

基于二维映射的LFM UWB 雷达动目标速度估计

针对线性调频超宽带雷达动目标存在的距离-多普勒耦合以及多普勒色散对测速的影响,该文采用了频率-多普勒平面的2 维映射方法。首先将接收的脉冲串回波,通过快-慢时间的2 维傅里叶变换获得相应的频率-多普勒2 维平面。然后,利用2 维映射处理,将超宽带信号映射为窄带信号,实现多普勒域能量的聚焦。最后,根据映射后的窄带信号对应的多普勒频率获得目标径向速度。该方法不但有效地解决了超宽带雷达多普勒色散对测速的影响,而且规避了由于目标沿距离维的走动引起的慢时间域不能有效的能量积累。通过速度估计值,进行运动补偿后可获得目标距离像。此外,根据相关条件,进一步推导了速度适应范围。仿真实验结果验证了该方法的有效性。      

基于OFDM随机步进频的雷达通信一体化信号模型

为了解决雷达通信一体化系统中的雷达信号与通信信号较难分离的问题,在正交频分复用(OFDM)雷达的基础上,提出了一种基于OFDM脉间随机步进频的雷达通信一体化信号模型,通过频率捷变将数据信息加载到雷达信号上,利用随机的步进频率传输数据,从而使一体化信号能同时实现雷达探测和数据通信功能,避免了信号分离。同时设计了雷达通信一体化方案,在雷达接收端,运用相关法实现一维距离成像;在通信接收端,通过带通滤波器组检测频率点解调数据。仿真实验结果表明,一体化信号能实现分米级的距离高分辨和速率为Mbit/s级的数据通信,能够满足大批量数据传输的要求。