三角调频连续波雷达多普勒中心估计

调频连续波雷达在近距离探测中具有重要的应用价值,而基于三角调频连续波的雷达通过对回波上下两个变频周期的联合分析,可以在一个扫频周期内获得目标的距离及其多普勒中心频率。本文将从三角调频连续波信号模型出发,分析目标相对雷达运动引起的多普勒频移,以此为基础进一步分析一种多普勒检测算法及速度距离耦合引起的测量误差,然后还通过仿真实验检测算法及其抗噪声性能。     

相参雷达信号源检定技术研究

介绍了研制相参雷达信号源检定设备的紧迫性和研究现状,分析了相参脉冲串信号、线性调频信号及多普勒频移特性,提出了相参性、线性调频特性、多普勒频移特性的检定理论方法,初步给出了检定的总体思路.将为研制相参雷达信号源检定系统提供借鉴,具有一定的工程应用价值.     

SAR信号在距离多普勒域和二维频域中的频谱分析

合成孔径雷达的回波信号是SAR成像等一系列处理的基础,通过对SAR信号频谱的分析有利于脉冲压缩即匹配滤波器的设计,SAR信号频谱是目前较为精确高效的成像算法如RDA、wKA、CSA的理论基础。通过对频谱的分析有利于SAR成像中距离徙动、多普勒模糊等问题的解决。重点分析、详细推导了SAR信号在距离多普勒域及二维频域中的频谱表达式,深刻理解傅里叶变换的本质作用;最后利用Matlab对单个点目标分别在零斜视角、非零斜视角下的接收信号特性进行仿真,理论和实验分析SAR信号在这两种域的频谱性能。     

基于DSP的LFMCW雷达信号处理技术研究

调频连续波(FMCW)雷达在目标测量系统中有着广泛的应用,而雷达信号的处理是决定测量精确度的关键。本研究设计了一款基于DSP的线性调频连续波(LFMCW)雷达信号处理系统,采用经过三角波调制的 LFMCW雷达信号作为发射信号,来实现目标距离及速度的测量。介绍了 LFMCW雷达的基本结构,分析了实现目标测量的原理,解决了在信号处理过程中,仅采用快速傅里叶变换(FFT)算法而存在的频率分辨率与计算时间的矛盾,提高系统的测量效率。重点研究了雷达信号处理系统的处理算法———FFT 和线性调频 Z 变换(CZT)的联合算法(FFT/CZT 联合算法),同时对 FFT/CZT联合算法也进行了 MATLAB仿真分析。分析结果表明,FFT/CZT联合算法可以显著地提高雷达信号处理的效率和精度。     

基于FPGA的主动全向浮标探测信号模拟

研究了主动全向浮标探测信号模拟技术并进行了工程实现,为外场检测校准机上浮标搜潜系统提供了一种手段。以FPGA为控制核心,设计了信号生成算法模块及目标强度设置算法模块,实现了对主动全向声纳浮标的发射信号的模拟;通过叠加目标强度、多普勒频移等潜艇目标信息实现了对主动全向声纳浮标探测信号的模拟;搭建了实验验证系统对生成的单频(CW)信号和线性调频(LFM)信号的特性进行了测试,实验结果表明模拟的主动全向声纳浮标探测信号性能较好,本文研究内容有明确的军事应用价值。     

SAR成像处理中插值算法的比较研究

在SAR的回波数据的成像处理中,距离徙动是影响二维压缩成像聚焦效果的重要因素。因此距离徙动的校正是SAR成像过程中的关键。本文以机载正侧视点目标成像为例,对SAR回波中的距离徙动进行了分析,研究了3种插值方法:最近邻域近似法、拉格朗日插值法、sinc插值法在SAR成像中的应用。通过计算机仿真,分析了3种插值方法校正弯曲的效果,并对3种插值方法的运算量和成像结果进行了比较。结果表明要根据插值的精度和运算量的大小选择合适的插值方法。     

SAR运动目标微动信号模型及微多普勒效应研究

作为一种全新的雷达运动目标识别方法,微多普勒效应能够显示出目标自身更为丰富的运动学信息,同时也会造成动目标SAR成像模糊等传统理论无法克服不利影响。通过研究振动和转动SAR目标回波模型,综合出SAR微动目标统一的距离方程及SAR回波表达式,推导出回波方位向将呈现正弦调频（sinusoidal frequency modulation, SFM）信号等周期性特点。最后,通过计算机仿真验证了本文结果的正确性。     

基于快速傅里叶变换的调频引信噪声干扰抑制

噪声干扰是一种有效的压制性干扰信号,能干扰任何形式的信号检测.线性调频引信根据回波信号可有效提取目标信号,但噪声干扰的存在影响了引信获取目标信息的能力.为提高线性调频引信抗噪声干扰的能力,根据在一个调频周期内线性调频引信差频信号可近似认为为一单频信号的特点,提出基于快速傅里叶变换的线性调频引信噪声干扰抑制方法,分析了噪声干扰抑制原理,并对噪声干扰抑制效果进行了仿真.仿真结果表明,在信干比-10 dB时,仍能达到很好的噪声干扰抑制效果.     

高动态环境下GPS信号处理与分析

为了研究如何消除高动态环境下多普勒频移对GPS信号的影响,首先根据多普勒频移,中频信号频率,载噪比等参数建立高动态GPS中频信号数学模型,得出一个高动态中频信号.然后,根据模拟的中频信号,分析载体的高动态运动对捕获和跟踪造成的影响,结合跟踪环的工作原理和数学模型,设计一个环路噪声带宽随多普勒频移可变化的跟踪环路,得到了...     

基于CPU+GPU混合架构的改进型距离徙动算法设计与实现

改进型距离徙动算法是距离徙动算法的一种改进算法,相比于距离徙动算法,该算法可对任意距离切面成像,且无需插值,成像精度更高。改进型距离徙动算法的计算量大,单CPU难以满足实时成像需求,而CPU+GPU混合架构可解决此问题。两种算法的成像结果表明,改进型距离徙动算法的聚焦效果和图像对比度均优于距离徙动算法;NVIDIA GTX 1080Ti和Intel(R)Xeon(R)E5-2650 v4的实测结果表明,CPU+GPU混合架构与单CPU的加速比高达69.88。因此,基于CPU+GPU混合架构的改进型距离徙动算法实现是可行的。     

一种高分辨率机载SAR实时运动补偿系统设计

SAR系统要实现连续地实时成像,必须具备1套稳定可靠的实时运动补偿系统。本文设计了1种基于GPS和惯性测量器件组成的SAR实时运动补偿系统,该系统能够稳定地实时地输出载体的运动信息,不受目标场景约束,并且运算量适中,适合在飞机载体有限的体积、功耗约束下实现高实时性的运动补偿系统。实际的SAR载机飞行试验证明本文设计的实时运动补偿系统能够支撑SAR系统完成长时间连续的实时成像。     

Performance analysis of the periodic sequence DSSS system against CW interference

Based on the brief account of the performance analysis result of the direct sequence spread spectrum (DSSS) system against a single tone continuous wave (CW) interference obtained from the traditional standard Gaussian approximation (SGA) hypothesis, the mathematical expression of the interference component of the symbol decision variable in the periodic sequence DSSS system under CW interference was deduced and the actual performance of the periodic sequence DSSS system against CW interference was researched through theoretical analysis and numerical simulations. The results indicate that the interference component of the symbol decision variable in the periodic sequence DSSS system under CW interference operates at a constant level or fluctuate monochromatically, which does not approach the standard Gaussian distribution, and the actual performance of the periodic sequence DSSS system against CW interference is completely different from the analytic result resorted to the standard Gaussian approximation (SGA). The bit error performance is correlative not only with the interference-signal ratio (ISR), the frequency offset and the phase of the CW interference sensitively, but also with the individual spread spectrum code sequence. __________ Translated from Journal on Communications, 2007, 28(5): 1–6 [译自: 通信学报]     

一种基于压缩感知的宽带SAR信号侦察方法

针对SAR信号侦察中大带宽带来的高采样率和大数据量问题,将压缩感知理论应用到SAR最常用的线性调频信号频率估计中。根据LFM信号参数可稀疏特性构建了过完备冗余字典,在压缩域利用正交匹配追踪算法进行频率估计。在获得信号频率参数高精度估计的同时,大大减少了采样率以及数据量。仿真实验证明了该方法用于宽带SAR信号侦察的可行性和有效性,特别在多信源、低采样数以及低信噪比情况下仍具有较高的估计精度。     

一种非对称结构的水声通信同步技术研究

针对水声通信中单一波形设计同步技术存在的适用范围有限的问题,基于伪随机序列、LFM信号以及CW脉冲提出1种非对称同步结构,快速捕捉伪随机序列实现粗同步,有利于技术的硬件实现;利用线性调频信号实现精同步,可为后续处理提供准确的帧同步;最后通过CW脉冲估计得到多普勒系数,为多普勒补偿提供参照。理论研究表明该技术在移动水声通信环境下可给出准确的帧同步以及多普勒因子,并通过仿真试验验证了该技术的有效性与可行性。     

MEMS IMU随机误差建模在SAR运动补偿中的应用

随着SAR小型化发展趋势,低精度小型化微机电系统惯性测量系统（MEMS IMU）在SAR运动补偿中越来越受到重视。鉴于MEMS IMU 中随机误差较大,为提高其短时间内相对运动测量精度,从IMU测量误差对SAR成像的影响分析出发,采用基于时间序列分析方法对MEMS IMU中随机误差进行建模,并构建Kalman方程对IMU原始数据进行了滤波处理,减小了随机误差,从而降低随机误差在合成孔径时间内对SAR运动补偿的影响。机载SAR飞行试验数据处理结果表明,此方法能够有效的减小随机误差,提高SAR图像聚焦质量。     

一种改进的组合实时自聚焦算法

在高分辨率SAR中,方位向运动误差给成像带来的影响越来越大,传统的相位梯度自聚焦(PGA)方法能够估计出运动误差,但其需要多次迭代计算,计算量大,不适合用于实时成像。为了满足高分辨率SAR实时成像的需求,提出了一种改进的组合实时PGA方法。这种方法将改进的频移相关算法(ISAC)算法、 PGA算法与RD成像算法结合运用,不仅使计算量大大减少,而且通过在频移相关算法中加入适量的迭代运算,降低了对运动初始参数的精度要求,取得了较好的成像效果。理论分析和实际数据处理证明了这种方法的有效性。     

室内实测数据太赫兹合成孔径雷达成像研究

合成孔径雷达实现高分辨率成像要求平台作理想匀速直线运动,相对传统微波SAR而言,太赫兹波的波长更短,SAR平台高频微小振动对常规微波频段 SAR影响几乎可以忽略,对太赫兹合成孔径雷达（Terahertz synthetic aperture radar ,T Hz‐SAR）的影响必须精细处理,研究适用于 T Hz‐SAR的成像补偿算法是必要的。本文建立 T Hz‐SAR非理想情况下的回波模型,分别从时域和频域详细分析运动误差对回波的影响。提出了一种基于回波数据的T Hz‐SAR成像运动补偿算法,采用中心频率0．3 T Hz的SAR系统进行实验,使用RD算法对目标进行二维高分辨成像,得到3个角反射器的二维SAR图像。实验结果验证了系统的可行性和所给处理算法的有效性,为外场车载或机载的T Hz‐SAR成像奠定了基础。     

瞬时频率估计方法对比研究

在信号处理中,线性调频信号（linear frequency modulation,LFM）的参数估计是一类非常重要的问题。本文基于短时傅里叶变换（short-time fourier transform,STFT）、连续小波变换（continuous wavelet transform,CWT）和维格纳（wigner-ville distribution,WVD）分布等三种方法,对两种常用信号（单频信号和线性调频信号）的瞬时频率进行估计,并对其做出比较分析,CWT法适用于单频信号的瞬时频率估计,WVD法适用于调频信号的瞬时频率估计。针对这三种方法出现的边缘问题,用最小二乘法进行拟合,有效的得到解决。     

运动误差对机载SAR定位精度的影响

定位精度是合成孔径雷达(SAR)系统的一项重要指标.本文在影响SAR定位精度的诸多因素中,主要研究了运动误差对定位精度的影响问题.首先建立了SAR定位模型,然后从成像的角度分析了距离向运动误差和方位向运动误差对定位精度的影响,推导了运动误差影响定位精度的数学表达式,对影响SAR定位精度的雷达参数进行了分析,并进行了仿真实验.仿真结果表明:距离向速度误差是影响SAR定位精度的主要因素,定位精度还与斜视角和飞行速度有关.本文可为SAR系统定位精度指标设计提供理论支撑.     

Three-dimensional radiative transfer tomography for turbid media

The photon distribution, as a function of position, angle, and time, is computed using the analytical cumulant solution of the Boltzmann radiative transfer equation (RTE). A linear forward model for light propagation in turbid media for three-dimensional (3-D) optical tomography is formed based on this solution. The model can be used with time resolved, continuous wave (CW), and frequency-domain measurements in parallel geometries. This cumulant forward model (CFM) is more accurate than that based on the diffusion approximation of RTE. An inverse algorithm that incorporates this CFM is developed, based on a fast 3-D hybrid-dual-Fourier tomographic approach using multiple detectors and multiple sources in parallel geometries. The inverse algorithm can produce a 3-D image of a turbid medium with more than 20 000 voxels in 1-2 min using a personal computer. A 3-D image reconstructed from simulated data is presented.