全新的高稳定穿墙雷达接收机前端设计

在穿墙雷达(TWR)接收超宽带(UWB)回波信号的过程中,高速信号采集是其中的关键所在。首先基于传统等效采样方法,改进了其采样模式,能极大地提高等效采样的实时性,并减小精密延时电路的延时时间范围。其次利用跟踪保持芯片设计了一种新型等效采样接收机前端实现方案,不仅能降低等效采样技术对取样脉冲的要求,而且能充分发挥跟踪保持芯片高重复频率、高稳定和高度集成的优势。通过分析和仿真论证,实现了10GHz的等效采样频率,理论分析与仿真测试结果一致性良好。这种高度集成、简单高效的电路在超宽带穿墙雷达接收机中具有很好的应用前景。     

穿墙成像雷达旁瓣/栅瓣抑制方法

提出了一种超宽带超稀疏阵列穿墙成像雷达距离向旁瓣和方位向栅瓣抑制的新方法。对于使用步进频连续波的超宽带雷达,其距离向旁瓣较高,通常采用加窗进行抑制。对于超稀疏阵列,其方位向栅瓣较高,可以采用相位相干因子(PCF)加权进行抑制。若同时抑制距离向旁瓣和方位向栅瓣,可以对加窗的图像作PCF加权。但是,距离向加窗会抬高方位向栅瓣,进而降低PCF抑制方位向栅瓣的效果。针对这个问题,提出一种PCF结合双切趾的方法,能够同时有效地抑制距离向旁瓣和方位向栅瓣。仿真和实验结果验证了方法的有效性。     

便携式超宽带穿墙成像雷达阵列模式性能研究

受限于便携性要求,超宽带穿墙成像雷达可用的天线数量有限,因而面临着如何充分利用有限的天线获取最优成像性能的难题。文中主要比对研究了UWB、TWIR在3种不同天线阵列配置模式下的性能。论述了3种不同的阵列配置模式,分析比对了在3种模式下UWB、TWIR的方位向分辨率和干涉区域,并通过仿真实验进行了验证分析,给出了合理等效孔径和虚拟阵元密度下的最佳阵列性能配置参考。     

雷达高精度测距相位差改进算法

介绍了基于相位差法的线性调频连续波(LFMCW)雷达测距算法的原理,针对其计算量大和信噪比门限高的问题,提出一种改进相位差测距算法。该算法在快速傅里叶变换(FFT)的基础上先使用线性调频Z变换（CZT）对峰值附近的窄带进行细化,避免误差可能导致的谱线之间的相位差模糊,提高抗噪声性能,再应用相位差算法作距离估计。与经典算法进行仿真对比,结果表明,该方法的测距精度比改进Fitz算法高一个数量级,信噪比门限比补零相位差算法低7dB,且运算量有一倍以上的减少,适用于低信噪比环境下对检测精度要求较高的实时场景,有利于现阶段工程实现和推广。     

加权范数迭代修正外推算法

信号外推应用广泛,以往的讨论均对信号有所限制.本文提出一种基于使加权范数最小化的迭代算法,最大限度地降低对信号形式的要求,从而具有更加广泛的应用前景.文中针对两种常见情形讨论了算法的快速实现.最后以谱估计为例的仿真表明,该算法具有提高分辨率、降低旁瓣等优点.     

超宽带穿墙雷达对人体动目标探测的实验研究

分析超宽带穿墙雷达动目标检测原理,提出一种新的自适应背景相消方法用于抑制强杂波干扰.介绍了超宽带穿墙雷达实验系统,利用该系统对非金属墙壁后人体动目标进行探测实验,并分别针对处于不同运动状态目标的实验数据进行分析.实验结果表明,超宽带穿墙雷达对非金属墙体具有较强的穿透性,对墙后处于径向运动、原地静止、原地体动及切向运动等运动状态的人体目标均具有较好的探测能力,提出的动目标检测算法能够适应复杂环境的应用.     

爆炸荷载作用下围岩与地下结构的动力相互作用

利用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力有限元程序和流固耦合计算方法,对炸药在地下拱形结构上方岩石中垂直爆炸过程进行数值模拟,借助波动理论p-u Hugoniot线对爆炸冲击波在围岩与结构之间的传播和加卸载过程进行理论分析;得到了不同跨度拱形结构与围岩之间的最大相互作用力及相互作用力分布图。研究结果表明：冲击波由高阻抗围岩向低阻抗混凝土传播时,围岩卸载,应力减小;反向传播时,岩石加载,应力增大;爆距为5 m时爆炸冲击波对40 m跨度拱形结构整体产生拉压震荡,引起的震动效应显著。     

基于SFCW雷达时间－距离像的摆动目标微动特征提取

建立频率步进连续波雷达摆动点目标回波模型,推导得出摆动目标高分辨距离像,研究距离像周期性变化规律,提出基于时间－距离像的摆动目标微动特征提取思路。针对幅度峰值搜索法对微摆动周期估计误差较大的问题,提出结合数据预处理的幅度峰值搜索法和幅度阈值检测法等两种改进算法。仿真实验表明,在信噪比高于-10 dB时,结合数据预处理的幅度峰值搜索法和幅度阈值检测法能够有效估计摆动目标距离、摆动幅度及摆动周期等参数,此时摆动幅度估计值是对其真实值在雷达视线方向上的投影值的估计。改进算法对目标距离和摆动幅度的估计精度与幅度峰值搜索法相同,对摆动周期的估计精度远远高于幅度峰值搜索法,可分别达到和优于采样周期的数量级。本文提出的改进算法可扩展应用于圆周旋转等周期性运动目标的微动特征提取。      

超宽带穿墙雷达取样脉冲产生器设计

在超宽带穿墙雷达接收机系统中,其关键的等效采样技术需要一种极窄脉宽高电压的脉冲触发采样门电路来对接收信号进行采样。介绍了超宽带取样脉冲产生技术,讨论并分析了几种常用超宽带脉冲产生方法的特点及其局限性。提出了新型的肖特基二极管脉冲整形网络,设计并实现了应用于等效采样接收机系统的新型亚纳秒取样脉冲产生器,很好地结合了雪崩晶体管与脉冲整形网络的优势,在显著减小脉宽的同时保持了较高的脉冲幅度。通过仿真分析和制作测试,获得了脉冲底宽为400 ps、幅度为6.46 V和波动水平为-14.7 dB的单极性窄脉冲,实测结果与设计数值一致性良好。这种简单高效廉价的电路十分符合超宽带穿墙雷达等效采样接收机取样脉冲的设计。     

辅助气体流量对光致等离子体控制的影响

本文旨在实验研究高功率CO2激光深熔焊过程中辅助气体流量对等离子体控制的影响规律。结果表明，熔深随气体操作流量变化会呈现三个区间：P区间、S区间、I区间。同时气体流量对等离子体的控制有一个最佳值区间。在这个区间内，等离子体得到了较好的控制。