正弦调制的布尔混沌生命探测雷达

提出了一种正弦调制的布尔混沌雷达,该雷达采用正弦波调制的宽带布尔混沌信号作为发射信号,基于混沌相关技术和迈克尔逊干涉原理,可同时实现墙后人体定位和生命信号探测。实验结果表明,穿透20 cm厚的砖墙,人体定位的距离向分辨率和动态范围分别为15 cm和50 dB,呼吸、心跳测量的动态范围分别为50 dB和10 dB。此外,电磁仿真研究了该雷达二维空间定位的抗干扰性能,结果表明其对噪声、线性调频信号和布尔混沌信号具有良好的抗干扰性。     

混沌脉冲激光雷达水下目标探测

海水对光波的吸收和散射,严重制约了激光雷达水下目标探测的性能。通过对激光在海水传输过程中产生后向散射的定量分析,说明了激光回波信号被海水后向散射影响的严重性。分析比较了距离选通技术和强度调制技术抑制海水后向散射的能力,提出了使用自身具有高频强度调制特性的混沌脉冲激光进行水下目标探测,设计了基于相关法测距的混沌脉冲激光雷达水下目标探测方案。通过对后向散射光以及带有不同后向散射强度的回波信号光的时域和频域特性的研究,使用互相关噪声水平算法判定混沌脉冲激光雷达抑制海水后向散射的能力。理论仿真分析表明,当后向散射光强度是混沌脉冲激光强度36倍时,仍能提取出目标信号。     

一种超宽带穿墙雷达的三维成像算法研究

提出了一种应用于超宽带穿墙雷达的三维成像算法。在研究后向投影算法原理的基础上,构建了电磁波穿透介质墙的数学模型,补偿了电磁波在墙体中传播的时间延迟,推导了基于偶极子近场辐射模型的穿墙改进后向投影算法,给出了算法的实现流程。利用FDTD得到采样数据,运用算法的具体流程实现对介质墙存在下的目标进行三维成像。验证了算法的有效性,分析了墙体和目标间耦合作用对成像效果的影响。     

一种应用于地下腔体成像的新超宽带成像算法

为能有效地对地下空穴进行探测和识别,提出了一种基于基本振子线电流辐射模型的改进后向投影算法。分析了地下介质的物理模型,构建了地下腔体的成像模型及基于 FDTD 的全波电磁仿真模型,推导了半空间电磁波传播时延补偿的计算公式,验证了改进成像算法对地下腔体成像的有效性;分析了目标照射面结构对成像的影响,分别对照射面为凸面、平面、凹面三类目标进行了成像分析,得到能对凸面、平面照射面进行有效成像但不能对凹面照射面进行有效成像的结论,在岩、土体中孔穴的成像中得到了验证,并给出了多个孔穴存在时的三维像。     

地下管线渗漏环境下探地雷达信号特征分析

探地雷达(GPR)在地下水管渗漏的检测中具有良好的应用前景。前期研究表明：地下水管的渗漏会在雷达剖面中形成震荡信号,但其形成机理尚不明晰。为揭示不同材质地下管道渗漏后的探地雷达信号特征的成因,该文结合物理模型试验与渗流场-电磁场数值模拟分析干砂中PVC管和金属管渗漏前后雷达信号特征、渗漏后震荡信号的形成机理和电磁波传播路径。结果表明：地下水管发生渗漏后,管道周围区域出现一定分层状态,电磁波在传播过程中存在更多界面反射和界面间的多次波。PVC管渗漏后,管道顶部、底部反射信号和爬行波信号在渗漏区中多次反射形成复杂的震荡双曲线信号,而金属管渗漏后管壁与渗漏区间存在多次反射。研究成果可为探地雷达在地下水管渗漏探测实际应用提供技术支持。     

基于加权相关的探地雷达后向投影成像算法

本文提出一种基于加权相关的后向投影成像算法以抑制经典后向投影算法中因“延时-求和”所带来的图像中的伪影。该算法通过加权和相关处理重构对成像区域中各点的反向散射响应。利用各回波通道之间的关联性,通过计算成像点所对应各回波通道之间的皮尔逊加权系数,为各通道回波幅值进行加权,其可增强目标区域的反射能量;进一步,对加权后的幅值响应数据进行互相关,削弱了非目标区域反射能量。采用该算法对频率步进探地雷达探测得到的管线数据进行成像处理,实验结果表明：基于加权相关的后向投影算法能显著抑制图像中的伪影,有利于目标的识别。此外,对于多目标探测,该算法还能消除多目标叠影带来的虚假目标。     

基于VMD的宽带混沌雷达多生命信号探测方法

提出并实验验证了一种基于变分模态分解（VMD）的宽带混沌雷达多生命信号探测方法。首先基于混沌相关测距获得原始回波矩阵,然后利用VMD方法抑制噪声和杂波并重构多生命信号,包括基于0 dB峰值噪声比（PNR）判决减小VMD运算量,通过中心频率分析优选 K值以及利用3 dB峰值旁瓣水平（PSL）判决自动提取呼吸信号,最后结合快速傅里叶变换（FFT）和恒虚警率（CFAR）等,同时估计墙后多个人体目标的呼吸频率和距离。实验结果表明所提方法可以实现20 cm墙后二至五个人体目标的准确、快速探测,并且具有15 cm的高距离分辨率。      

基于混沌同步的混沌脉冲定位调制研究

随着混沌理论和混沌同步的发展及完善，根据混沌脉冲定位调制（CPPM）的基本原理，提出一种基于混沌同步的混沌脉冲定位调制（CS—CPPM）实现方法，建立以蔡氏混沌同步电路和Logstic映射为例的实现模型，用EWB仿真软件对蔡氏二极管、蔡氏电路以及蔡氏同步电路进行分析和实现，最后用Matlab对整个系统进行仿真，实验结果论证了该方法的可行性．这样使得混沌脉冲定位调制信号可以利用现有的混沌映射实现．从而具有多样性和稳定的混沌特性。也使得混沌脉冲定位调制（CPPM）技术具有更多的实现途径和更深的研究与应用价值。     

基于鲁棒主成分分析的混沌穿墙成像雷达杂波抑制方法

针对混沌穿墙成像雷达的杂波抑制问题,提出一种基于鲁棒主成分分析的杂波抑制方法。该方法首先通过互相关计算得到原始数据,并利用后向投影法聚焦目标能量,提高数据的稀疏性,然后利用鲁棒主成分分析法对聚焦后的数据进行低秩稀疏矩阵分解,从而抑制杂波。实验结果表明,该方法得到的图像信杂比高达20.69 dB,能有效去除杂波干扰,并实现人体目标的精确定位。与传统方法相比,该方法能大幅度提高图像的信杂比,改善成像质量。     

基于混沌脉冲位置调制的实时超声测距系统串扰抑制

 超声测距系统中各换能器之间存在的干扰(即串扰)会严重制约测距的准确性;为消除串扰,采用混沌脉冲位置调制构造每个超声换能器的短发射序列;相关分析法被用于识别回声序列.分析了超声串扰产生原因,并给出了脉冲占空比与各次谐波能量的对应关系.为获得最佳的相关效果,采用遗传算法对Logistic混沌满映射调制的短序列脉冲间隔做了优化.所提方法在DC-DC(直流－直流)激励的静电型超声测距系统中获得了验证.结果表明,在合理配置脉冲间隔的情况下,混沌脉冲位置调制可用于消除实时超声测距系统的串扰.     

极化格雷互补码探地雷达探测地下管线分布

提出了基于格雷互补码的极化探地雷达系统。将格雷互补码作为探测信号,通过改变天线的极化方式获得地下管线回波的极化数据,实现管线分布探测。仿真及实验结果表明,相较于交叉极化,当天线采取共极化方式时管线的散射能量更强。进一步地,在同等条件下,对比基于格雷互补码和步进频率信号的极化探地雷达管线探测效果。典型无参考量化指标表明,前者目标响应更强,成像更清晰,更有利于地下管线走向分布的准确识别。     

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。     

脉冲探地雷达的模拟计算

本文在给出Debye型色散媒质中2．5维时域有限差分法（2．5D－FDTD法）迭代公式的基础上，对无载频脉冲波在不同色散媒质中的传播特性进行了计算，分析了脉冲产生畸变的原因，并提出对部分畸变脉冲进行整形的方法。分别对地下单体目标和群体目标的雷达回波电平图进行了模拟计算，并与实际无载频脉冲探地雷达的探测结果进行比较，二者有较好的一致性，证实了本文所给计算公式的正确性。另外，还分析了土壤参数对雷达探测深度和分辨率的影响。     

探讨高密度电法在城市地下管线探测中的应用

目前,工程项目数量逐年增多,因此在进行城市地下管线探测的相关过程中,探测的结果将会受到多方面因素的影响,而高密度电法凭借着众多优势广泛地应用在城市地下管线勘测的各项工作中。基于此,本篇文章主要阐述了高密度电法的工作原理和主要设备组成,分析了高密度电法的应用范围和制约因素,并且对高密度电法在城市地下管线探测过程中的应用作了初步探讨,以期对相关领域的研究人员起到一定的借鉴作用。     

混沌相位频率调制OFDM雷达信号研究

雷达波形设计逐渐成为现代雷达领域研究的热点,本文首先提出一种OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)混沌随机相位编码信号,并在此基础上用混沌序列对子载波进行频率调制,得到一种OFDM随机相位随机频率编码雷达信号形式,分析该信号的模糊函数、自相关特性以及子载波数对自相关性能的影响。同时,对该混沌编码信号存在的问题进行分析,并研究降低PMEPR(Peak to Mean Envelope Power Ratio,包络峰均比)的方法。仿真结果表明:基于混沌序列的OFDM相位频率组合调制信号具有更优的模糊函数和自相关旁瓣,混沌序列的复杂性和随机性使得信号具有更强的低截获特性。      

混沌脉冲宽度调制技术的研究

提出一种混沌脉冲宽度调制(CPWM)新技术,它将数字信息隐藏在脉冲的宽度之中;给出了实现模型、EWB仿真波形;用脉冲宽度调制(PWM)新技术构造数字保密通信系统,并用Matlab仿真,给出了仿真结果。     

脉冲探地雷达的快速BP算法

基于脉冲探地雷达的后向投影（back-projection,BP）成像算法在处理大宗数据时由于运算量大而使得计算效率较低。文中在传统BP算法的基础上提出了一种快速后向投影（fast back-projection,FBP）成像算法,并以单个点目标和多个点目标的成像为例,将该算法应用于脉冲探地雷达的成像,其计算效率较传统的BP算法有显著提高,而且理论推导和仿真结果均表明,FBP算法的成像质量与传统BP算法相近,从而得出了FBP算法的优越性。     

被动探测中的信号检测技术研究

被动探测中,低信噪比下检测信号的方法备受关注。本文讨论基于总和的检测方法。采用该方法就能将信号和噪声在时域中区分开来,并能较精确地确定信号的起止时刻。该方法具有实时性好、检测概率高的特点。仿真结果表明这种方法切实可行。     

基于脉冲形成网络的超宽带脉冲产生与设计

分析了超宽带天线对冲击脉冲波形的要求.利用阶跃恢复二极管和微带传输线.通过延迟的方法设计并制作了超宽带双极脉冲发生器.根据超宽带脉冲发生器产生的脉冲参数,通过理论分析和时域有限差分法(FDTD)仿真,给出了一种微带脉冲形成网络的设计方法,并利用该方法成功地产生了纳秒级宽度的双极性超宽带窄脉冲信号.测量结果表明:经过脉冲形成网络产生的信号具有良好的波形,且拖尾振荡小,有利于提高天线的辐射效率.     

基于LabVIEW平台的高分辨率混沌导波雷达 实现周界入侵探测

提出将混沌相关探测方法与泄漏电缆导波雷达技术相结合,设计实现了一种基于LabVIEW平台的混沌导波雷达样机,用于实现安全防护区域的高分辨率非法入侵探测。该雷达采用宽带布尔混沌信号作为探测信号,利用稀疏编织型泄漏电缆实现混沌信号的发射与接收。基于LabVIEW平台实现雷达系统控制,包括控制数据采集卡采集参考信号与回波信号,对两路信号进行相关计算得到相关曲线,以及对比入侵前后的相关曲线从而确定入侵者沿泄漏电缆的入侵距离。实验结果表明,该雷达不仅可以实时监测入侵过程,还可同时定位多个入侵者,距离分辨率可以达到50ｃｍ,优于现有导波雷达米量级的分辨率,测量的动态范围可以达到35ｄＢ。因此,混沌导波雷达可以为安全防护区域的非法入侵探测提供一种高分辨率、大动态范围的新方法。