步进频穿墙雷达成像算法

雷达穿墙检测是一种新颖的人体探测技术，文中构建了电磁波穿透绝缘介质墙的数学模型，推导了步进频信号穿墙后向投影算法，给出了算法实现流程，并对介质墙存在时的非聚焦及聚焦成像结果进行了仿真，验证了算法的有效性。     

超宽带穿墙雷达稳健波束域高分辨成像方法

以实现超宽带穿墙雷达目标高分辨为目的,提出了稳健波束域高分辨谱估计成像方法.该方法将天线接收数据进行补偿达到阵列数据对齐后,首先利用双约束稳健Capon波束形成(DRCB)进行波束域预处理得到二维空间波束,然后利用Capon谱估计处理其二维空间谱获得高分辨成像.此方法将稳健波束形成和高分辨谱估计结合,明显改善了成像质量...     

超宽带穿墙雷达成像技术研究

文中详细介绍了超宽带穿墙雷达试验系统及其数据处理技术.针对试验系统中基于延时-求和波束形成方法的传统超宽带成像算法目标分辨率低、容易产生误判的缺点,引入最小方差无畸变响应波束加权及相关因子加权,优化成像算法,并应用于墙后隐藏目标的检测、成像试验.外场试验表明,应用优化后的成像算法,系统能对未知场景中的目标给予准确定位,目标杂波比改善了9.41dB.     

超宽带穿墙雷达天线阵列配置分析及运动人体跟踪成像算法

近场区域的非接触式穿墙条件下运动人体的实时跟踪成像探测是超宽带雷达在火灾救援、安全保卫、城市巷战以及人身安全等方面的一个重要应用。该文基于超宽带短脉冲穿墙雷达,推导分析一种MIMO阵列排列方式,并在修正的Kirchhoff算法基础上引出简单适用的成像步骤应用于慢速运动人体的跟踪探测中,给出5 Hz的图像更新速率从而实现实时成像。仿真结果验证了新的MIMO阵列排列方式的有效性,并为穿墙雷达系统研制提供了依据。实验结果说明该文提出的成像步骤具有可行性,能够有效地实现墙后运动人体的实时成像,跟踪滤波处理后,可以获得较为理想的目标运动轨迹。     

一种穿墙雷达成像算法的快速实现方法

因涉及大量的数据处理,实时性成为制约穿墙雷达应用的主要问题.文中深入研究了Cordic算法,并对其进行了改进.将改进的Cordic算法与牛顿迭代法综合应用于系统中,提高目标定位过程中平方与开方的运算速度.仿真结果表明:优化后的成像算法可以有效保证成像精度,且实现效率提高了15.69％.     

超宽带穿墙探测雷达的反向投影成像算法

在SAR BP（Back Project反向投影）成像算法的基础上,结合超宽带穿墙探测雷达应用中存在的特定条件（如墙体的反射、折射及其对宽带信号的色散影响,因天线阵的天线数目有限而使获得的信息量小等）,提出了一种超宽带穿墙探测雷达的BP成像算法。该算法考虑了超宽带电磁波穿透墙体传播的特性,能够去除墙体对成像的影响,并有效抑制了天线阵天线数目较少时的拖尾现象。通过仿真成像,分析了舍成孔径长度对可成像区域和成像精度的影响：合成孔径长度增加,成像精度提高,而可成像区域减小。     

一种调频步进频雷达高速目标成像的新算法

线性调频子脉冲步进频信号已经在雷达ISAR成像中获得了一定的应用。文中提出了线性调频步进频雷达在低信噪比条件下对高速目标ISAR成像的一种新方法。该方法首先对同频点脉冲应用Keystone变换校正距离走动并进行相参积累以获得高信噪比,从而在较高信噪比下精确估计目标平动速度并有效实施速度补偿,然后通过步进频处理合成距离维高分辨,从而提高了ISAR成像质量。通过理论分析与计算机仿真证明了文中方法的有效性。     

步进频雷达的距离误差提取方法

在宽带系统中如何测距是高分辨雷达亟待解决的问题,本文针对步进频信号提出了一种新的距离误差提取方法。该方法利用步进频脉压结果的泄漏,首先建立脉压包络次大值与目标距离的对应表,然后用实际脉压结果的归一化次大值查表得到目标的距离。仿真结果表明,这种方法与宽度最优波门的波形分析法性能相当,且抗相邻散射点干扰的能力更强。     

时域波束形成在超宽带穿墙成像雷达中的应用

超宽带穿墙成像雷达作为一种能够隔墙探测和定位的新型雷达系统,在很多领域得到应用。该文提出利用时域波束形成对穿墙雷达进行成像的方法。电磁波穿墙传播时产生速度变化、衰减和折射等现象。该文在电磁波穿墙传播的折射模型上用解析的方法计算电磁波的传播时间,在时域波束形成成像算法中考虑了墙体对电磁波的影响,并用FDTD模拟对成像方法进行验证。最后定性分析了墙体厚度、介电常数估计误差对成像的影响。     

超宽带穿墙雷达椭圆包络线目标边界成像算法

为解决传统超宽带穿墙雷达后向投影(BP)成像算法不利于实时成像且成像模糊的问题,基于目标边界成像的成像算法成为近年来研究的热点。SEABED算法与Envelope算法是常用的目标边界成像算法,但此类算法存在抗噪性差或准确性不佳等不足。该文采用收发分置天线方式,提出一种基于椭圆包络线原理的成像算法。通过分析目标边界与天线坐标之间的几何结构,构造与目标边界相切的椭圆模型,推导了两者的映射关系,完成了穿墙成像的目标边界重建。理论分析和实验结果表明,该算法能提高成像的抗噪性与准确性,增强了穿墙成像的性能。     

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.     

基于子孔径方位特性的穿墙雷达虚拟多视角成像方法

针对穿墙雷达(TWR)室内不规则场景中信号传播的多径效应所导致成像区域“幻影”存在的问题,提出了一种基于脉冲雷达信号平台频域压缩感知(CS)框架的多径利用方法。在建立室内多径回波脉冲信号矢量模型的基础上,将每条多径分量作为一个特殊的观测通道,并利用目标、多径“幻影”依赖于阵列子孔径方位(AD)的特性,由此来分析目标、“幻影”与子孔径位置的关联性,最后通过调和平均(HMAM)子孔径图像融合方法实现 “幻影”抑制和目标的虚拟多视角成像。该方法克服了脉冲信号时域压缩感知计算复杂度高以及需要事先已知室内几何反射位置的不足。不同场景的仿真结果验证了此方法的可行性和优越性。     

一种雷达频率源的简易设计方法

针对传统多功能雷达频率源方案复杂、体积大、成本高的缺点,提出了一种雷达频率源的简易设计方法。该方法基于高频主振分频的频率合成方案,并通过信号频率的组合设计进一步简化了电路形式,成功实现了某型雷达所需的线性调频激励源、捷变频本振源、多普勒模拟源、采样时钟等多路信号的输出,X频段信号相位噪声达-106 dBc/Hz@1 kHz和-114 dBc/Hz@10 kHz,跳频时间小于2#s,性能指标与采用直接频率合成实现的雷达频率源相当。     

基于支持向量机的穿墙雷达目标形状重构方法

为解决超宽带穿墙雷达中目标成像问题,提出一种后向投影算法和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的方法.该方法通过BP算法得到穿墙成像数据,再利用SVM对数据进行分类,成功地解决了穿墙成像中的目标定位和形状识别问题.利用穿墙模型实验数据的仿真结果验证了该方法的可行性和有效性.测试结果表明:该方法能对墙后未知目标实现形状重构,且具有极高的空间分辨率;此外,当信号被噪声污染时,该方法也能很好对墙后目标形状进行预测,体现了该方法的鲁棒性.最后对不同采样长度和空间采样间隔的分析表明,采样长度和采样间隔对目标形状识别的影响有限,采样位置数的增加、采样间隔的减小更有利于提高目标的分类准确率.     

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。     

基于高频电磁计算数据的太赫兹雷达高分辨成像研究

为揭示太赫兹频段雷达目标散射特性,基于高频电磁计算数据研究了太赫兹雷达高分辨成像方法.考虑到传统三维雷达成像面临的大数据量问题,提出了一种成像结果类光学图像的高分辨成像方法——方位/俯仰成像方法,通过推导其点扩展函数分析了该方法在高分辨率与散射点识别方面的优势.基于电磁计算数据的仿真与分析表,高频计算方法可以快速准确计算太赫兹频段理想导体目标RCS,高分辨成像结果可以分辨目标亚波长量级的细微结构特征.因此太赫兹雷达成像技术可获取目标更加丰富和精细的信息,为目标识别带来益处.     

高频地波海态探测雷达天线技术

详细介绍和总结了40多年来国内外高频地波雷达天线的发展状况,系统分析了高频地波雷达天线设计应考虑的若干实际和关键性问题,指出了高频地波雷达天线的发展趋势,基于某高频地波雷达系统设计要求,提出并设计了一种新的高频地波雷达天线方案.     

基于DMD的高帧频红外灰度图像播放器设计

由于红外系统复杂度越来越高,用靶场实验方式测试系统的性能指标已变得十分高昂,甚至无法实现。利用红外图像模拟器来测试红外系统的性能指标是一种经济、实用的办法。本文设计了一款基于DMD的8位灰度红外图像播放器,详细阐述了系统各功能模块的作用,并使用自制的红外热像仪测试了系统的相关性能指标。经测试播放器线性相关度为0.99997,图像非均匀性优于1.7%(含热像仪),图像帧频为252.5 f/s,能够满足大多数红外成像系统仿真与测试的需求。     

Efficient 3D imaging method of MIMO radar for moving target

When compressive sensing (CS) was used to achieve sparse imaging of moving targets,the Doppler frequency caused by motion will increase the processing dimension,change the center frequency of echo and worsen the mutual coherence property of measurement matrix.In order to improve the three-dimensional (3D) imaging performance of MIMO radar for moving targets,an efficient method was proposed.In each dimension,the distribution information of targets was searched respectively and a new low-dimensional measurement matrix was reconstructed accordingly,so the targets’ area was narrowed down.At the same time,in order to optimize the mutual coherence property of measurement matrix,Bayesian method was used to optimize the velocity-dimensional projection matrix to reduce the strong mutual coherence brought by sampling of Doppler frequency,then the efficient sparse imaging could be achieved.The simulation results show that proposed method can improve the efficiency,accurate imaging performance with efficient.     

非均匀线阵多输入多输出雷达成像旁瓣抑方法

针对非均匀线阵多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达空间采样率低、成像旁瓣较高的问题,提出了一种基于阵列内插技术的非均匀线阵MIMO雷达成像旁瓣抑制方法. 对匹配滤波后MIMO雷达形成的非均匀等效阵列进行虚拟内插处理,将其变换为均匀线阵,在此基础上,再采用反向投影(Back Projection,BP)算法进行成像. 理论分析和仿真结果表明：所提方法有效地降低了非均匀线阵MIMO雷达的旁瓣水平,提高了成像质量. 