检索结果-南通市图书馆

作者：黄帅桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着工业的飞速发展,地下水污染以及道路路基沉降、积水等问题也日益严重。开展地面物探技术研究,对保障人民的生命财产安全,促进绿色生态发展和社会和谐稳定有着重要意义。由于地下探测环境的复杂性以及目标信息获取和数据处理方法的... 详细信息

随着工业的飞速发展,地下水污染以及道路路基沉降、积水等问题也日益严重。开展地面物探技术研究,对保障人民的生命财产安全,促进绿色生态发展和社会和谐稳定有着重要意义。由于地下探测环境的复杂性以及目标信息获取和数据处理方法的局限性,传统的超宽带探地雷达的固有缺陷愈发不可忽视。如地下有耗介质导致超宽带信号产生的色散效应,使得现有的GPR技术不能有效地推断裂隙的位置、走向等信息。因而本文采用多分集的思想,结合了频率分集阵列与极化分集技术,针对地下介质中的掩埋目标体成像技术及走向估计展开研究,主要研究内容如下:1.对探地雷达的基础理论进行了介绍。对超宽带信号在有耗介质中的色散现象进行了分析。介绍了频率分集阵列的基本理论,构建了相应的地下目标探测模型,利用gpr Max3D及FEKO电磁仿真软件对构建的模型进行相应的仿真,并使用Matlab软件对仿真结果进行数据处理。2.提出了一种改进的后向投影算法,针对传统后向投影算法中旁瓣较高的问题,为不同的待成像点划分了有效阵元,并利用各阵元回波之间的相关性,对其进行了改进,结果表明改进算法能够对旁瓣进行有效的抑制。针对细长埋地目标体周围介质参数估计问题,提出了一种基于图像熵的介质参数估计方法。介质的特性参数对电磁波的传播速度有较大的影响,对于同一块包含目标的待成像区域而言,当采用不同的介质电特性参数分别对该区域进行成像时,得到的成像结果存在差异。成像结果的熵值越小,则在使用该参数时成像的聚焦度越好,所对应的介质参数越接近其真实值。进而对影响介质估计值的有关因素进行了分析。实验结果表明,当目标为细长目标体时,所提出的参数估计方法能够对目标体周围介质进行有效估计。3.提出了一种细长埋地目标体走向的估计方法,利用极化信息对地下目标的走向进行估计。分析了柱状目标和阵列夹角不同情况下,极化散射矩阵的变化,并根据散射矩阵中元素的变化情况对目标与阵列的夹角进行估计。对不同角度下的目标数据进行成像,可以得到不同的目标特征,再结合角度估计方法,能够对目标走向做出较为精确的估计;针对不同的极化信息反映了目标不同方面特性的问题,采用极化融合的方法,将共极化分量与交叉极化分量对目标不同特征的反映情况进行融合成像,实验结果表明,融合后的成像结果基本保留了目标在共极化方式与交叉极化方式下的原有特征。

关键词：频率分集阵列探地雷达点扩展函数目标成像极化散射矩阵目标走向估计

基于内存式分布计算的SAR算法快速实现技术研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于内存式分布计算的SAR算法快速实现技术研究

作者：郑灿桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着合成孔径雷达(SAR)成像任务量地日益增加,传统的单台计算机串行成像存在计算能力和扩展性不足的问题,难以满足SAR快速成像的需求。分布并行计算是将普通配置的计算机组合成一个集群,能够极大地提升计算机的计算能力和扩展性。此外,... 详细信息

随着合成孔径雷达(SAR)成像任务量地日益增加,传统的单台计算机串行成像存在计算能力和扩展性不足的问题,难以满足SAR快速成像的需求。分布并行计算是将普通配置的计算机组合成一个集群,能够极大地提升计算机的计算能力和扩展性。此外,在集群中Spark框架相较于MapReduce框架,Map转换时不需要落盘操作,可以直接缓存在内存中,提升了执行效率,这为大场景下的SAR成像提供了一种高效可行的技术途径。因此,本文将Spark应用于SAR的成像算法中,研究了基于Spark的SAR内存式分布并行成像方法。本文主要工作如下:第一,介绍了SAR成像的基本算法,其中包括后向投影(BP)算法和压缩感知(CS)算法。此外,还介绍了内存式分布计算原理,其中包括资源调度管理模块、分布式文件系统和计算框架等,为后续实现分布并行计算奠定理论基础。第二,针对BP算法使用单台计算机成像存在成像时间长、无法快速成像的问题,提出了BP-SAR成像的Spark内存式分布并行实现方法。该成像方法先对距离向压缩后的数据进行分区,将分区打包成独立的任务,发送到Spark的集群上进行并行计算,然后将各个节点的计算结果进行相干累加,完成SAR的BP成像。由于采用了Spark计算框架,该方法具备分布并行计算的优势,可以提升算法的成像速度。实验中,该方法运行在4个节点的Spark集群中,成像速度是单台计算机串行计算BP-SAR成像方法的4.9倍,是MapReduce的SAR后向投影成像方法的1.4倍。第三,针对CS成像算法存在迭代次数多、计算量大以及成像时间长的问题,提出了CS-SAR成像的Spark内存式分布并行实现方法。该方法得益于Spark的弹性分布式数据集的设计模式。在距离向成像过程中,将距离向成像结果缓存到Spark的弹性分布式数据集中;在方位向成像时,直接从弹性分布式数据集中读取数据,完成方位向成像。该方法运行在4个节点的Spark集群中,其成像速度是单台计算机串行计算CS-SAR成像方法的1.9倍,是MapReduce的SAR压缩感知成像方法的1.4倍。

关键词：合成孔径雷达成像内存分布并行计算 Spark 后向投影压缩感知

基于大疆SDK的无人机自主飞行取证系统研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于大疆SDK的无人机自主飞行取证系统研究

作者：林锐杰桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着无人机技术的进步,无人机已广泛应用到军民等各个领域。传统无人机受光电传感器与飞控软件特性限制,难以满足对目标同时搜索、监视与拦截的需求。相比于传统无人机探测,无人机与雷达协同作业、自主飞行取证,可大幅提高近海海事监管... 详细信息

随着无人机技术的进步,无人机已广泛应用到军民等各个领域。传统无人机受光电传感器与飞控软件特性限制,难以满足对目标同时搜索、监视与拦截的需求。相比于传统无人机探测,无人机与雷达协同作业、自主飞行取证,可大幅提高近海海事监管能力。本文以广西北部湾等海域的渔业航道船只混乱、传统雷达对船只实时监控取证困难的问题为出发点,依托“海上广域监视与快速识别取证系统研发”项目,研究无人机与雷达结合作业技术,设计并研发了基于大疆软件开发工具包(Software Development Kit,SDK)的无人机自主飞行取证系统。具体从以下几个方面进行研究:(1)为满足海上异常移动目标监视和管控需求,自主飞行取证系统以大疆无人机为研究对象,研究了无人机自主飞行控制技术。基于大疆SDK和高德SDK采用基于加密变换的坐标偏移技术,实现了WGS-84坐标系和GCJ-02坐标系的转换;提出了适用于雷达与无人机联合的自主取证系统的路径规划、持续追踪、目标取证、目标跟随等技术,实现无人机自主飞行和海上异常目标监管。(2)为满足海上违法船只自动取证需求,研究了无人机与雷达结合自主飞行技术。针对信息传输延迟和不稳定的问题,提出了TCP和RTMP协议结合大疆SDK技术,设计稳定可靠传输协议,构建实时、稳定、高速的信息传输系统架构,实现了无人机与雷达实时准确的信息交互。(3)最后,通过DJI Assistant 2中的飞行模拟器进行了模拟测试以及在广西桂林青狮潭进行了实地联调测试,设计了海上违法船只跟踪试验与海上移动目标异常行为自动取证试验。实验结果均表明基于大疆SDK的无人机自主飞行取证系统能够稳定运行,系统各功能模块运行效果均达到预期,无人机与雷达的数据通信链路传输可靠高效,能基本实现对渔业航道、海面船只等目标的实时监视、管控和取证的预期目标。自主飞行取证系统为无人机在海洋管理的行业应用上奠定了基础,适用于各种需要无人机与雷达协同监管,并进行精确定位飞行的场所,在海洋管理、军事国防、探测救援等方面都有着巨大的应用价值与推广价值。

关键词：大疆SDK 无人机自主飞行目标取证协同监管

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

组网认知雷达冲突资源自适应分配技术研究

组网认知雷达冲突资源自适应分配技术研究

作者：白钊铭桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着环境的日益复杂多变,组网雷达因其可同时执行多个目标的搜索、跟踪、成像、识别等多种任务的强大能力而广泛应用。而组网雷能达充分发挥其多任务协同工作能力的基础是雷达资源的有效调度。近年来,相关的组网雷达研究大多是围绕着组... 详细信息

随着环境的日益复杂多变,组网雷达因其可同时执行多个目标的搜索、跟踪、成像、识别等多种任务的强大能力而广泛应用。而组网雷能达充分发挥其多任务协同工作能力的基础是雷达资源的有效调度。近年来,相关的组网雷达研究大多是围绕着组网雷达资源调度分配的研究,但研究成果基本都集中在目标搜查以及跟踪等方面,而对于相关的成像任务关注度不够。因此,在实际场合中,组网雷达的工作收益比较低。通过将成像任务纳入组网雷达资源调度体系中,可以改善组网雷达的工作效率。在此基础上,因组网雷达多目标多任务的特性,其导致的冲突问题较为严重。所以,此次课题研究将组网雷达和认知技术充分结合,对组网雷达成像资源自适应调度中的脉冲冲突问题进行深研。总体而言,本文的研究工作具体阐述如下:1、通过系统的研究组网认知雷达的基本框架及其数据融合处理中心,掌握组网认知雷达的工作原理和关键技术。再结合压缩感知对组网雷达成像资源调度进行研究分析,为后续研究提供理论基础。2、针对组网雷达多任务场景下的脉冲冲突问题,提出在满足组网雷达成像资源自适应调度的基础上,通过再分配算法将冲突部分波形资源再分配从而减少脉冲冲突点数。但是该方法资源利用率提升并不高,解决冲突能力有限。针对这一问题,提出了一种预交错算法。预交错算法通过在调度间隔内预先分配资源,最大化的利用剩余空闲资源点,直到雷达系统资源饱和或调度任务全部完成,从而解决组网雷达波形资源冲突问题。实验仿真验证了该方法的可行性,通过仿真实验对比分析了冲突脉冲占比与资源利用率两个方面的指标,证明了算法在解决波形资源冲突问题上的有效性。3、虽然上述算法在一定程度上解决了组网雷达资源冲突问题,但是由于组网雷达资源有限,在复杂的多任务场景下,雷达资源易达到上限。因此提出一种基于脉冲交错的组网雷达资源调度算法。该脉冲交错算法是把波形资源问题细化到脉冲层次,充分利用脉冲资源等待期,以时间和能量双重条件为约束,对组网各个雷达统一调度分配。仿真实验结果表明,该算法可以进一步的解决脉冲冲突问题并提高了组网雷达波形资源利用率。

关键词：组网雷达认知雷达资源调度资源冲突脉冲交错

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于MIMO的组网雷达资源调度方法研究

基于MIMO的组网雷达资源调度方法研究

作者：杨力萍桂林电子科技大学

学位级别：硕士

现代信息化作战中,单部雷达的探测性能容易达到瓶颈,难以满足多目标探测的需求。因此,多部雷达协同作战的组网雷达应运而生。组网雷达通过网内信息共享扩大探测区域的同时,还采用合理的资源调度提升可执行任务的容量。此外,分布式多输... 详细信息

现代信息化作战中,单部雷达的探测性能容易达到瓶颈,难以满足多目标探测的需求。因此,多部雷达协同作战的组网雷达应运而生。组网雷达通过网内信息共享扩大探测区域的同时,还采用合理的资源调度提升可执行任务的容量。此外,分布式多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新体制雷达,其收发分置的工作模式可以克服目标雷达散射截面积闪烁的问题,而采用阵面分割形成的多个子波束可以同时照射多个目标。但在多目标多任务的作战场景中,无论是组网雷达还是分布式MIMO雷达都面临着资源利用的问题。因此,本文将针对多目标成像任务在MIMO组网雷达体制下的资源调度问题展开研究,主要研究内容如下:1、分析了逆合成孔径雷达(ISAR)的成像原理,其中包括单、双基地雷达的距离多普勒成像算法推导和基于压缩感知的稀疏成像算法验证。此外,还介绍了组网雷达资源调度的框架,为后续的研究奠定了基础。2、针对多目标成像任务背景下组网雷达的时间资源调度问题,本文从目标分配和成像受限制的两个角度出发,分别提出了基于效能函数的组网雷达时间资源调度算法和分布式MIMO组网雷达时间资源调度算法。前者首先设计了与成像质量相关的效能函数来实现多目标成像任务的分配,然后根据稀疏成像原理计算观测脉冲数量,最后再构建和求解时间资源调度模型。结合仿真实验证明了该算法的可行性和有效性,但同时也发现传统组网雷达成像受到目标运动方向的影响。于是,为了克服成像受到目标运动方向限制的问题,提出了分布式MIMO组网雷达时间资源调度算法。该算法从入网雷达的体制入手,利用收发分置的分布式MIMO雷达来完成组网雷达的集成组织,即分布式MIMO组网雷达。此外,考虑到分布式MIMO组网雷达的射频隐身安全问题,该算法在保证成像效果的前提下建立并求解了资源消耗最少和任务调度成功率最高的时间资源调度模型。仿真验证了该算法的任务调度成功率和目标实现价值率均高于传统组网调度算法,且时间资源的消耗率低于传统组网调度算法。3、针对多目标成像任务背景下组网雷达的多维资源联合调度问题,提出了分布式MIMO组网雷达阵面-时间二维资源调度算法。该算法从节约资源的角度出发,并在阵面分割技术的基础上,根据目标的成像需求建立和求解了阵面-时间二维资源调度模型,得到各雷达的阵面资源分配方案,以及各雷达在单个调度间隔内的任务执行时序。仿真验证了所提算法能节省阵面资源和时间资源的同时,还能提高任务调度的成功率,实现了雷达资源的高效管理。

关键词：组网雷达分布式MIMO组网雷达资源调度压缩感知阵面分割

车载毫米波FMCW MIMO雷达目标跟踪技术研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

车载毫米波FMCW MIMO雷达目标跟踪技术研究

作者：覃俊慧桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息智能化技术的迅猛发展,智能驾驶技术已成为了一个热门的研究方向,带动了高级驾驶辅助系统（ADAS）的发展。毫米波雷达具有工作在恶劣环境条件下仍然能够保持着很好的鲁棒性以及还具有高分辨率和尺寸小等优点,使其成为了ADAS的... 详细信息

随着信息智能化技术的迅猛发展,智能驾驶技术已成为了一个热门的研究方向,带动了高级驾驶辅助系统（ADAS）的发展。毫米波雷达具有工作在恶劣环境条件下仍然能够保持着很好的鲁棒性以及还具有高分辨率和尺寸小等优点,使其成为了ADAS的核心部件之一。车载毫米波雷达的目标跟踪技术是ADAS中极为重要的一项功能,该技术可以实时对路面目标信息进行获取与分析,遇到紧急情况时可以对汽车进行相应的控制,提高道路交通安全性,降低交通事故发生率。本文基于77GHz车载毫米波调频连续波（FMCW）多输入多输出（MIMO）工作体制雷达,对毫米波雷达目标跟踪的关键问题展开研究,主要有:（1）针对目标存在多普勒模糊的问题,提出一种基于毫米波雷达对运动目标的检测方法。通过改进中国剩余定理（CRT）对雷达测速进行速度扩展方法,在速度模糊情况下提高了CRT的稳健性与测速精度;在相位偏移上利用相位补偿方法对多普勒相偏进行修正,然后利用加Kaiser窗FFT波束形成方法对目标角度信息进行准确估计,能有效解决由时分多路复用（TDM）多输入多输出（MIMO）体制雷达在与目标存在相对运动时所产生的角度模糊问题。仿真和实验结果验证了所提出的算法的有效性。（2）针对在车流量少、道路状况单一的简单环境下对多目标跟踪时量测数据来源不确定问题,开展基于数据关联的目标跟踪技术研究。首先介绍了目标跟踪三种运动模型以及相关波门算法。然后对扩展卡尔曼滤波（EKF）、粒子滤波（PF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）方法研究并对其仿真分析。最后利用联合概率数据关联（JPDA）跟踪算法将雷达观测到的数据与目标的航迹进行关联,从而解决了在对多目标进行跟踪时量测数据来源不确定导致回波实际目标数据与航迹之间失配问题,仿真结果验证了算法的有效性。（3）针对在车流量多、道路情况混乱的复杂环境下传统跟踪技术在杂波中聚集交叉时对多目标跟踪效果不理想问题,开展基于随机有限集（RFS）的目标跟踪技术研究。首先对RFS的定义及滤波模型进行了阐述,并对RFS滤波模型公式进行数学推导。接着在RFS基础上利用非线性系统扩展卡尔曼滤波高斯混合概率假设密度（EKFGMPHD）对目标状态与量测进行构建,以对目标的新生及消失的过程进行表示,并对预测进行更新,从而解决了复杂环境下因目标在杂波中聚集交叉时跟踪效果下降等问题。仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：高级驾驶辅助系统毫米波雷达调频连续波目标跟踪时分多路复用

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于压缩感知的频率分集阵列成像技术研究

基于压缩感知的频率分集阵列成像技术研究

作者：崔昆仑桂林电子科技大学

学位级别：硕士

下视线阵三维合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）利用阵列天线与目标的相对运动合成二维虚拟面阵,结合脉冲压缩技术,获得空间目标的三维分辨能力。然而,这种基于宽带发射信号的SAR系统硬件设计复杂且接收信号不易分离。通过... 详细信息

下视线阵三维合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）利用阵列天线与目标的相对运动合成二维虚拟面阵,结合脉冲压缩技术,获得空间目标的三维分辨能力。然而,这种基于宽带发射信号的SAR系统硬件设计复杂且接收信号不易分离。通过将频率分集阵列（Frequency Diverse Array,FDA）应用到三维SAR模型中,各阵元只需发射单频信号便可获得宽带观测性能,大大降低系统硬件要求。但是,由于FDA回波信号具有空间-频率稀疏特性,采用基于匹配滤波思想的传统算法成像时,分辨率受限且图像旁瓣较高。压缩感知方法通过将回波信号转化线性规划模型并反演出空间目标信息,实现对目标的高分辨成像。利用压缩感知算法,FDA三维SAR可以在回波稀疏的情况下准确重构目标信息,克服其传统成像结果精度不高的劣势。本文立足于FDA三维SAR成像系统模型,同时考虑硬件成本和内存占用的限制条件,旨在利用压缩感知方法实现三维场景目标的高分辨、低旁瓣成像,并对压缩感知重构算法应用于FDA雷达的特性进行论证和分析。本文的主要工作如下:（1）针对FDA三维SAR系统需要处理的数据量较大,传统成像算法结果旁瓣较高等问题,本文提出一种基于压缩感知的随机FDA三维SAR成像方法。该方法通过在切航向随机稀疏选取阵元,在航迹向随机稀疏选取观测位置,实现对回波数据的二维稀疏采样。在成像部分,分别采用正交匹配追踪（OMP）算法和贝叶斯压缩感知（BCS）算法对空间目标散射系数进行重构。本文还对两种重构算法应用于随机FDA三维SAR系统下的特点以及成像性能进行了分析。仿真和实测实验结果表明,压缩感知成像方法不仅可以减少FDA三维SAR的数据处理量,还能够有效抑制雷达图像旁瓣,成像质量显著提高。（2）针对随机频偏的FDA在硬件设计中难以实现的问题,本文提出一种基于格雷编码的FDA阵元频偏系数选取改进方法,在波束角度和距离信息有效解耦的同时,约束了频率增量的自由度。在此基础上,结合沿航迹向固定频偏的SAR技术,提出一种格雷编码FDA三维SAR系统模型,并同样使用压缩感知方法进行目标成像。仿真结果表明,利用压缩感知重构算法可以在此模型下得到清晰的三维雷达图像,验证了成像模型的合理性和压缩感知方法的实用性。（3）针对FDA三维SAR成像场景对应的压缩感知回波传感矩阵维数过大的问题,本文提出一种基于相干积累提取预处理的回波传感矩阵列数降维方法。结合回波传感矩阵行稀疏采样方法,可以在精确重构空间目标信息的同时,大幅降低回波传感矩阵的维度,进一步减少成像数据运算量和系统内存占用量。

关键词：频率分集阵列压缩感知合成孔径雷达三维成像格雷码

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于5G的外辐射源雷达副峰抑制技术研究

基于5G的外辐射源雷达副峰抑制技术研究

作者：高靖霞桂林电子科技大学

学位级别：硕士

相比于传统调频信号（Frequency Modulation,FM）等机会照射源,5G信号具有带宽宽、载频高等优点,因此在探测低空小目标方面更具优势,同时5G基站的密集分布使得信号的覆盖范围更广,可实现多角度、全范围的目标照射。虽然5G信号存在诸多优... 详细信息

相比于传统调频信号（Frequency Modulation,FM）等机会照射源,5G信号具有带宽宽、载频高等优点,因此在探测低空小目标方面更具优势,同时5G基站的密集分布使得信号的覆盖范围更广,可实现多角度、全范围的目标照射。虽然5G信号存在诸多优势,但由于5G信号不是特意为雷达设计的信号,存在导频等周期性成分信号,因此将5G信号用作外辐射源时其模糊函数并不是理想的图钉状模糊函数,而是在主峰之外还存在多个副峰。这些副峰不仅会造成虚警,还会遮掩弱目标回波的主峰导致漏警。针对此问题,本文在外辐射源雷达基本原理和5G信号特性分析的基础上,对5G信号模糊函数特性和副峰抑制技术展开研究,主要内容如下:（1）首先介绍外辐射源雷达的基本信号处理流程,并结合外辐射源雷达的探测、定位原理和5G信号特性对5G外辐射源雷达系统探测性能进行详细分析,分析表明5G信号由于具有更大的带宽、更高的载频和更加密集的基站分布,在探测低空小目标方面具有天然的优势。针对外辐射源雷达接收信号中同时出现多个目标难以分辨的问题,研究一种基于稀疏重构的外辐射源雷达多目标波达方向（Direction Of Arrival,DOA）估计的方法,可以对出现在同一个距离-多普勒单元内的多个目标的DOA进行估计。（2）对基于5G信号的外辐射源雷达的模糊函数特性进行分析。从5G信号的调制特性出发,结合模糊函数理论,仿真得到5G信号的模糊函数,然后对模糊函数中各种副峰产生机理以及副峰对雷达探测性能的影响进行详尽分析。理论分析和仿真实验结果表明,5G辐射源信号的模糊函数继承了4G信号模糊函数的部分特性,但也产生了一些变化,其中5G信号模糊函数的时域也存在由信号中循环前缀数据引起的副峰,频域上则由于与4G信号的结构存在差异,产生了不同类型的模糊副峰。这些模糊副峰会在雷达探测目标时造成虚警和漏警,因此需要寻求相应的副峰抑制技术。（3）针对传统外辐射源雷达副峰抑制方法容易引起新副峰、运算量较大以及无法抑制频域副峰的问题,本文将失配滤波的方法引入5G外辐射源雷达的副峰抑制中,首先构建一体化抑制时域和频域副峰的代价函数;同时为了检测微弱的目标回波信号,5G外辐射源雷达信号处理的长度较长,从而导致直接求解失配滤波器因子时计算量比较大,针对上述问题提出利用分段的方法求解失配滤波器因子,实现对5G信号模糊函数的时域近距离副峰及其频域周期副峰的抑制;最后对失配滤波算法的性能进行分析,讨论不同的信号参数对算法副峰抑制性能的影响。

关键词：外辐射源雷达 5G 模糊函数副峰抑制失配滤波

超宽带穿墙探测雷达信号采集和处理系统设计与实现

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

超宽带穿墙探测雷达信号采集和处理系统设计与实现

作者：黄守麟桂林电子科技大学

学位级别：硕士

与传统的窄带雷达相比,超宽带穿墙探测雷达(UWB-TWSR:Ultra WidebandThrough-Wall Surveillance Radar)有更宽的频率带宽,利用超宽带信号的高分辨和强穿透特性,在接收端获得探测空间中复杂目标的精确响应回波,通过目标定位算法实现对隐... 详细信息

与传统的窄带雷达相比,超宽带穿墙探测雷达(UWB-TWSR:Ultra WidebandThrough-Wall Surveillance Radar)有更宽的频率带宽,利用超宽带信号的高分辨和强穿透特性,在接收端获得探测空间中复杂目标的精确响应回波,通过目标定位算法实现对隐藏在墙壁等遮掩体后的活动目标的监测和精确定位。因此,超宽带穿墙探测雷达在灾害搜救和军事反恐方面有广泛的应用前景。本文研究基于超宽带穿墙探测雷达的信号采集和后端数据处理的嵌入式硬件平台的设计与实现,重点探讨了UWB回波信号的采集和嵌入式硬件的设计。主要工作结果概括如下:1、根据超宽带信号的特性以及穿墙探测雷达的特点,对雷达回波信号模型和回波特性进行了研究,为终端数据信号处理方法的设计提供了理论依据。2、在深入研究各种高速信号采集理论和方法的基础上,提出了一种新的可行性高的等效采样方法,称为伪随机等效采样。传统的随机等效采样需要复杂的控制和高精度的时间测量电路,新的方法则以信号采集的某一时刻为参考点,易于控制和设计;与传统的顺序等效采样相比,新的方法的时钟更容易获得,实现较简单。模拟结果验证了提出的采样方法的正确性和有效性。3、基于伪随机等效采样理论设计了UWB-TWSR信号采集装置。采集装置解决了等效采样的硬件设计的关键和要点,其硬件电路主要由FPGA(包括内嵌于FPGA的作时钟分配器用的PLL)、两片ADC及ADC模拟前端电路组成。软件部分使用VerilogHDL语言编写了包括时钟管理/分配、ADC控制以及双口RAM等功能的程序。最后通过采集实际UWB信号验证了信号采集装置的设计功能。4、以高度集成的FPGA为基础,设计了基于SOPC的UWB-TWSR后端硬件嵌入式平台,将UWB信号采集与后端的处理、成像显示等功能集成到一起,实现了由前端发射、接收到后端处理各模块的联合调试。研究了在单发多收的天线阵列结构下,使用后向投影算法进行隐藏目标定位成像的基本原理。针对后向投影算法在SOPC处理平台上运行耗时的问题,采用自定义浮点数运算指令和CORDIC原理实现平方和后开方单元运算的两种方法来优化算法,提高了目标成像处理的实时性。

关键词：超宽带穿墙探测雷达信号采集 FPGA SOPC 后向投影算法

面向多任务的频控阵雷达与通信一体化波形研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

面向多任务的频控阵雷达与通信一体化波形研究

作者：张琳桂林电子科技大学

学位级别：硕士

在现代高技术战争条件下,面对作战对手的综合性高科技电子兵器,单功能的电子装备,亦或仅通过简单的叠加在一起的多元电子装备都将难以取得胜利,也很难确保有效及可靠的探测和数据通信。雷达与通信作为作战平台的两个重要组成部分,实现... 详细信息

在现代高技术战争条件下,面对作战对手的综合性高科技电子兵器,单功能的电子装备,亦或仅通过简单的叠加在一起的多元电子装备都将难以取得胜利,也很难确保有效及可靠的探测和数据通信。雷达与通信作为作战平台的两个重要组成部分,实现二者的一体化设计具有重要意义。频控阵（Frequency Diverse Array,FDA）是由相控阵演变而来的特殊形式的阵列,同时具有相控阵优势及自身特性,其波束方向图在角度和距离上有双重依赖性且存在耦合,发射波束在空间扫描不再依赖于移相器,波束能量聚集的自由度得到提高。因此,为了解决一体化信号在接收端信号分离困难,波束方向图存在角度-距离耦合以及频带利用率低等问题,本论文将频控阵与正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术加入到雷达与通信一体化信号波形设计领域中,主要研究内容如下:1.针对单次脉冲条件下OFDM体制与频控阵雷达结合的一体化信号设计问题,提出各阵元携带相同OFDM符号的FDA雷达与通信一体化波形设计方案,将OFDM符号直接纵向加载到频控阵雷达阵元上,各阵元发射携带相同通信信息的多载波,该方案易于实现且载波增益高,但是频带利用率较低。2.针对第一种波形设计方案频带利用率低的缺陷,提出基于随机阵元的OFDM-FDA雷达与通信一体化波形设计方法,将OFDM符号的各子载波随机分布在频控阵雷达阵元上,从而产生一种具有随机性的一体化信号,从而有效的提高了频带利用率。本文从信号模型,波束方向图函数,雷达目标定位效果等方面进行了详细分析,采用两种定位算法仿真了单目标定位、多目标定位的效果,并分析了该设计方案存在的问题。3.针对以上两种一体化波形设计方案数据传输率低的问题,设计了基于随机频率间隔的OFDM-FDA雷达与通信一体化波形。雷达每个阵元都携带一个信息不同的完整的OFDM符号,并在阵元间增加随机的频率间隔以确定不同的信号频率,既解决了雷达通信一体化信号在接收端分离困难和无法解耦的问题,又提高了雷达通信一体化系统的频带利用率和信息传输率。从理论分析和仿真实验分析了该波形的基本特性,分别分析了雷达系统性能和通信系统性能,并将该波形设计应用在双基地雷达模式中,确保雷达信号和通信信号的准确且及时传输给接收方。

关键词：频控阵雷达通信一体化双基地雷达正交频分复用波形设计