基于光纤链路传输的远程超宽带混沌成像雷达

提出了一种基于光纤链路传输的远程超宽带混沌成像雷达系统。该系统包括中心站、光纤传输链路和基站。在中心站,改进型Colpitts振荡器产生超宽带混沌信号,经上变频后作为雷达探测信号。探测信号通过激光器的外调制技术转换为相应的光信号,经光纤链路传输到基站并转换为相应电信号,由宽带天线发射。目标物反射的回波信号经电光转换和下变频在中心站被采集。利用相关运算和后向投影算法,中心站可实现对目标物的二维空间成像。实验结果表明,该系统经过10 km光纤传输后可对单个和多个目标物进行远程成像。成像的距离分辨率和方位分辨率分别为6 cm和8 cm。     

基于0.22 THz高功率回旋管的步进频率雷达系统设计与仿真

基于0.22THz高功率回旋管振荡器设计了频率步进成像雷达,采用收发分开的双卡塞格伦天线,发射信号形式为频率步进脉冲信号,回旋管频率调节通过调整回旋管电子束电压或者超导磁场强度来实现。给出了成像雷达设计方案,对雷达最大作用距离和步进频率雷达系统高分辨一维距离像进行了分析,开展了ISAR成像仿真。理论计算和仿真结果表明,该雷达对于散射面积为0.01m²的目标探测距离可达到1.982 km,可分辨500m处间距2cm的点目标。该雷达可对低高度小目标进行高精度探测,比如对可携带武器和危险物质的无人机进行高精度探测与目标识别。     

水下激光距离选通成像系统的模型与极限探测性能研究

为了改善现有水下激光距离选通成像建模方法在收发时序和器件特性方面的不足,提出了一种改进的系统模型。该模型以一维(1D)方波信号为研究对象,通过计算该信号的输出信噪比来评价成像系统的性能。模型考虑了水下激光脉冲的时域展宽和增强型电荷耦合装置(ICCD)的增益噪声特性以对现有模型的不足进行改进。通过模拟计算与实际水下激光距离选通成像系统所采集的图像相对比的方法验证了模型正确性,又通过对系统在不同水质下极限探测距离的仿真计算表明距离选通技术对人形暗目标的探测、识别和认清距离达到了9,7.5和7个衰减长度,从而证明了距离选通技术能够有效探测劣质水况下的中小目标。     

合成孔径激光雷达光学系统和作用距离分析

该文对合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar, SAL)光学系统和作用距离进行了分析。根据SAL成像特点,提出了SAL使用非成像衍射光学系统的概念,并引入相控阵模型对其性能进行分析。通过在压缩光路中馈源和主镜两处使用二元光学器件,在口径300 mm条件下将2°接收视场信号收入光纤,对所需的相位参数和对应的波束方向图进行了计算仿真。给出了SAL作用距离方程,分析了相干探测和信号积累增益,明确了SAL具有良好的微弱信号探测能力的结论。针对实际应用需求,给出了一个远距离高分辨率机载SAL系统参数和工作模式。5 cm分辨率时,在连续条带成像模式下,其作用距离可达5 km,幅宽可达1.5 km;在滑动聚束成像模式下,作用距离可达10 km,幅宽可达1 km。      

1 Gbps实时传输的自由空间光通信链路损耗

远距离自由空间光学（FSO）通信系统面临的最大挑战是在大气湍流影响下信号传输会造成光强度衰减/波动,导致通信链路中断。文中提出了一种基于通信系统接收功率的对数正态统计来计算由湍流引起的通信链路损耗的方法,可评估指导FSO通信系统中的系统参数。文中模拟了不同强度湍流影响,接收终端口径为2 cm、20 cm条件下,850 nm、1 550 nm波长的光通信链路损耗与传输距离的关系。然后利用模拟分析结果设计了一个接收口径为20 cm的FSO通信系统,在强湍流条件下完成~2 km距离传输高清图像和视频。FSO通信系统的传输速率为1 Gpbs,与4 G网络相比,可以满足大量无压缩数据流传输的清晰度和实时性。     

CO2激光主动成像雷达扫描成像实验

采用扫描发射、收发合置、外差探测等技术建立了一台CO2 激光扫描成像演示系统。利用雷达距离方程计算了系统的最大作用距离 ,并对室内 5m处的目标及室外 5 78m远处的大楼做了成像实验 ,扫描角度为± 2°×±1° ,获得了每秒 10帧、每帧 32行的轮廓像。     

Ka 波段主动成像宽带收发前端的研制

以毫米波成像应用为背景,研制了一种用于Ka波段主动成像系统的宽带收发前端。采用结构紧凑的自差式结构,降低系统成本并使其具有较高的可靠性;分析影响成像系统的动态范围和分辨率的因素,选择并设计宽频带毫米波源、低插损带通滤波器和平面缝隙天线等关键电路,使前端具有足够的输出功率和良好的杂散抑制,在31～36GHz的频带内,收发前端的输出功率大于10.4dBm,杂散抑制大于25dBc。对金属目标的成像实验结果表明,前端的方位向和距离向的分辨能力小于8cm,初步满足了主动成像的要求。     

一种基于距离判决的HAPS通信无线DCA算法

本文提出一种基于距离判决的高空平台站(HAPS)通信的动态信道分配(DCA)算法,通过对无线链路功率到收发链路距离的转化,实时监测HAPS通信的收发链路距离来进行无线信道分配,解决HAPS通信中由于负载不均等造成的无线资源无法满足用户需求的问题.通过与随机信道分配算法及最差可接受信道分配算法的性能进行比较,本文提出的基于距离判决的算法能够在阻塞概率稍微增加的情况下解决系统连接中断问题,有效地提高了系统的整体性能.     

4×25Gb/s光电收发一体模块封装的设计与实现

光电收发模块的性能对整个通信系统质量至关重要.设计一个包括光电器件、封装结构等参数的光电协同链路仿真系统,首先从系统封装方案、版图和信号完整性等方面进行设计优化,获得封装结构的电学参数;其次,对光电器件参数进行优化提取,并建立一个包括封装结构电学参数对系统的性能影响的光电协同的仿真链路,通过光电协同链路仿真提前对模块进...     

基于超长分布式2阶喇曼放大器的光载射频传输

为了提升光载射频传输链路的链路增益以及传输距离,采用了L波段的超长分布式2阶喇曼放大器结构对光信号进行放大。从理论上对分布式2阶喇曼放大器以及光载射频传输链路的原理进行了解释,利用信号光、1阶抽运光、2阶抽运光以及噪声之间的耦合方程组分析了它们之间的关系,并且得到了基于超长分布式2阶喇曼放大器的光载射频传输系统的1阶射频信号增益。通过数值仿真以及系统实验得到了抽运功率大小对超长分布式2阶喇曼放大器的开关增益的影响、光载射频传输系统在0GHz~7GHz范围内的频率响应及其射频增益以及该光载射频传输链路在应用超长分布式2阶喇曼放大器后的相位噪声情况。结果表明,光载射频传输在超长分布式2阶喇曼放大器的作用下获得了28.1dB的链路增益,在距离为80.94km的光链路上实现了近似无损传输,射频信号开关增益与射频信号频率无关。该研究在光载射频链路的长距离传输中有重要的应用价值。     

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。     

毫米波安检成像雷达设计

针对实际应用的安检技术的局限性,本文介绍一种基于FMCW的体制的安检成像雷达设计。雷达采用合成孔径成像算法对待检人员身上的隐匿目标进行探测,使用二维、三维仿真目标和Radarsat—I雷达数据对雷达系统和成像算法进行检验,计算结果证明了系统设计和成像方法的有效性。     

太赫兹被动成像系统性能研究

太赫兹被动成像技术具有很多独特的优势,已经成为安全检查领域的重要研究方向。为了进一步提高太赫兹被动成像系统的成像性能和实用性,研究了实验室自研的一套基于光机扫描的太赫兹被动成像系统的性能。通过探索不同系统参数和实验条件,包括成像距离、成像速度以及探测器状态,对背景噪声以及分辨率等图像性能的影响,获得了系统优化的性能参数,同时探究了该系统探测人体隐藏物品的能力,说明该系统可以有效地对人体进行安全检查。实验结果表明:该太赫兹被动成像系统的成像距离在机器前面1.5~2.5 m的范围内,即在大约1 m的景深内,能够显示清晰的太赫兹图像;该系统的成像速度为每帧1~2 s;探测器工作电平和增益对图像清晰度和系统噪声有较大的影响,存在一个优化的探测器工作状态,在该条件下可以获得清晰的太赫兹图像。在各项参数优化的条件下,该太赫兹成像系统可以达到的目标分辨率为1.5~2 cm,能够清晰地探测隐藏在人体衣服之下的金属物品和对太赫兹波有较强吸收的物质。     

一种新体制的高分辨成像雷达试验研究

介绍了一种新体制宽带高分辨成像雷达一多部宽带高功率行波管子阵馈电、延时ISAR试验系统，重点介绍了系统设计特点，试验原理、方法、给出外场试验结果。分析了宽带信号时频转换处理法、I、Q通道1 GHz采样匹配滤波法系统失真补偿。经过外场试验，两种方法均能实现距离分辨优于0．3m，可给出较为满意的民航飞机二维像。     

0.33 THz雷达三维近场成像系统设计及成像试验

提出了采用步进频率结合平面扫描的THz雷达近场成像系统设计方案,基于宽带全息成像原理,可以实现三维高分辨率近场成像。采用多通道收发探头阵列缩短机械扫描行程,提高成像速度。给出了基于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）和Stolt插值的三维图像重建算法,成像理论分辨率与波长相当。利用THz矢量网络分析仪和辅助设备,搭建了0.215~0.33 THz成像试验装置,完成了对多层金属-泡沫目标三维成像,成像分辨率达到预期水平,验证了系统设计和三维图像重建算法的正确性。     

基于24 GHz FMCW 雷达的二维近场成像系统

为进行隐藏危险金属制品的安检,文中提出了一种24 GHz 低成本毫米波成像系统。该系统采用低成 本24 GHz 商用调频连续波(FMCW)雷达作为扫描源,在方位角和仰角上合成大孔径,使用二维十字扫描平台,经 FMCW 雷达信号处理以及合成孔径雷达(SAR)处理使隐藏物体成像。低成本的射频外设只提供了一路中频实信号 供ADC 采样量化,在图像重建中,文中提出将单路ADC 采样量化后的中频数字信号通过希尔伯特变换成复信号,对 复信号加布莱克曼窗优化频谱,再对信号序列补零以减小频域栅栏效应,后采用空间匹配滤波器补偿相位偏差,通 过FMCW 雷达近场成像原理对目标成像。改进后的算法适用于低成本的雷达前端系统,只需一路ADC 采集的中频 数字信号即可使成像系统达到理论的合成孔径成像分辨率。     

三维成像激光雷达线阵探测模式分析

以三维成像激光雷达对地面车辆目标探测为应用背景,采用线阵光电探测器并行接收的新体制来提高对目标成像的速度和实时性。按照对目标照射的激光辐射形式,总结出两种线阵探测模式：一种是激光多束发射模式,另一种是激光泛光发射模式。对这两种模式的机理、实现方式及优缺点进行了分析,并分别建立了两种模式下的激光雷达探测方程。采用信噪比和测距精度来分析两种模式的探测和测距性能。分别推导出了两种模式下信噪比与距离,发射功率与距离的关系表达式并进行了仿真。仿真结果表明,在相同距离和发射功率下,激光多束发射模式的回波信噪比更高;在相同距离和测距精度下,激光泛光发射模式需采用更高的发射功率。     

一种用于毫米波雷达目标的成象与识别算法

针对宽带高距离分辨率全极化雷达工作的体制背景,分析和研究了在该体制下,雷达目标散射信号模型、高分辨率谱估计成象算法以及在此基础上相应雷达二维图象的特征提取与目标识别,构造了一种由雷达成象、特征提取以及目标识别组成的先进自动雷达目标图象识别系统,最后,归纳了雷达目标散射特性与识别的关系。     

反雷达伪装成像检测系统二维超分辨实现

设计和完成了一套微波成像系统.根据反雷达伪装微波成像的应用需求,系统采用阶跃调频连续波体制和合成孔径技术,可实现对外场全尺寸伪装目标的高分辨二维成像.传统FFT成像方法计算过程比较简单,但分辨率低,图像相对比较粗糙,对50米远处目标的二维分辨率仅能达到0.5m×0.5m.非线性空间谱估计(DOA)即超分辨技术可大大改善在系统带宽内处理空间信号的估计精度和分辨率.随着该技术的日益完善,近年来被广泛应用于雷达成像领域,用来提高距离和方位分辨率.2D-RELAX算法是较易实现的一种精度高、鲁棒性好的超分辨算法.通过对某型伪装示假目标的成像结果表明,在同样的硬件条件下,其对分辨率确有较大改善,可以达到0.25m×0.25m,接近系统分辨率的理论最小值,图像也较精确.     

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法。首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题。仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求。