航迹先验融合特征的车载雷达实例分割算法

点云实例分割是场景感知中的基本任务。近年来,随着车载毫米波雷达分辨能力的提高,大量基于毫米波雷达散射点的实例分割方案被提出。实例分割的结果可作为跟踪的输入,跟踪得到各个实例的航迹信息,为后续的车辆决策与路径规划提供数据支持。然而,面向毫米波雷达的实例分割方法仍存在以下挑战。一方面,相较于激光雷达,毫米波雷达观测下的散射点更稀疏,信息量较少。当同一实例的散射点距离较远或者多个相邻实例密集分布时,分割性能显著下降;另一方面,雷达穿透性有限,路面障碍物或交通参与者对实例造成部分遮挡时,分割算法无法对实例进行正确分割和判别。考虑到实际行车场景的时间连续性,利用交通参与者的航迹先验信息,即该参与者上一时刻和当前时刻的位置信息,可以克服上述问题。因此,本文提出了一种利用航迹先验融合上一帧散射点特征的车载雷达点云分割算法。该算法利用航迹的连续性,在相邻两帧之间计算实例和散射点的对应关系并基于上述关系完成散射点特征融合。相较于单帧,融合后的高质量特征不仅信息更丰富,不同实例间的特征差异更明显,而且能弥补由于遮挡导致的信息缺失。实验结果显示,所提算法的平均覆盖率和平均精度指标分别优于基于单帧的分割算法6.19%和4.54%。该结果表明,所提算法优于文献中其他方法,能有效解决上述分割算法存在的问题。此外,与基于单帧的分割方案在典型场景的可视化对比中,所提方法也凸显了其有效性和潜力。未来,我们将进一步挖掘轨迹先验信息,以加强特征提取,同时深入探讨分割性能与帧数之间的关系。

高速中频采样系统设计

宽带中频数字下变频在雷达系统中有着重要的应用,文中设计了一种基于FPGA的低通滤波法,以实现数字下变频(DDC),同时详细分析了NCO输出杂散的来源和关系,并提出了一种针对FPGA的改进FIR滤波器实现方法。最后给出了一种采用PMC板型,实现105Msps采样速率、14bit采样精度的中频数据采集方案,并给出了系统的测试结果。

基于三阶DDS的卫星信号多普勒模拟方法

研究基于现场可编程门阵列(FPGA)的高动态卫星信号多普勒模拟方法.建立了三阶直接数字频率综合(DDS)仿真模型,推导了输出相位表达式;分析了各阶累加控制字与卫星信号多普勒之间的对应关系,给出了参数设计准则.仿真结果表明,在具有加加速度的高动态环境下,该方法可实现对信号多普勒的高精度模拟.

北斗GEO卫星用户算法的改进方法

针对北斗GEO用户算法需要进行5°倾角的坐标旋转处理这一过程,提出了采用经典广播星历参数用户算法直接解算北斗GEO卫星位置的改进方法,并同时给出了相应的基于第二类无奇点根数的广播星历拟合算法。该算法采用第二类无奇点轨道根数代替经典轨道根数,解决了由GEO轨道的小倾角特性引起的经典广播星历参数拟合过程中法化矩阵奇异的问题。从而避免了北斗GEO用户算法中坐标旋转处理过程,减少了GEO用户算法的计算步骤。仿真表明,提出的改进方法在卫星轨道拟合过程中与原算法精度相当;在卫星轨道外推过程中与原算法相比略有精度损失,但仍满足用户导航定位精度的需求。采用实际北斗GEO星历解算的轨道数据验证了改进算法的有效性。

基于FPGA的宽带雷达信号模拟系统设计

雷达信号模拟技术在现代雷达系统中有着重要的应用。随着半导体技术的迅猛发展,FPGA器件的工作频率和接口带宽越来越高,这使得利用高性能FPGA配合超高速DAC器件直接产生宽带雷达信号成为可能。该文介绍了一种基于X ilinx公司最新一代的V irtex-4系列超大规模FPGA芯片的雷达信号模拟系统,该系统最高转换速率可以达到1Gs/s,分辨率为14 b it。

DDS相位截断杂散分析

从相位截断误差序列本身的特性,采用三角函数小角近似法,结合时域采样、频域采样和调制等相关理论,推导了相位截断杂散的数目,幅值和位置分布的数学表达式。提出了计算直接数字频率合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)输出频谱结构的简化算法,且杂散幅度计算精度可以通过控制频谱混叠次数实现。Matlab仿真验证了推导过程以及由此得到的算法的正确性。

基于加权范数的时空相关K分布杂波建模

提出了一种基于离散复线性空间加权范数的时空相关K分布杂波建模及仿真方法.该方法利用经典的零记忆非线性变换(ZMNL)法或球不变随机过程(SIRP)方法,生成时间相关的杂波序列,并对其进行归一化处理.通过线性变换矩阵,使一维的杂波转换成满足一定性质的二维序列,通过求解离散复线性空间加权范数最小值,对二维序列进行迭代修正并得到时空相关的杂波序列.通过理论推导证明了该二维序列满足时空二维杂波的时间相关性、空间相关性及幅度特性.仿真结果验证了该方法的正确性和可行性.

时空相关杂波下多目标步进频参数估计

提出了时空相关复合高斯分布海杂波下步进频雷达运动目标参数估计的方法.根据复合高斯分布杂波的散斑分量与纹理分量的分布特性,推导出步进频体制高分辨雷达的运动目标距离与速度的最大似然估计;提出目标误差函数的定义,基于目标误差函数最小化的准则,通过对距离进行搜索找到距离的估计值,并通过距离的估计值,求解出速度的最优最大似然估计值.仿真实验表明,该方法可以有效地估计出时空相关复合高斯分布海杂波背景下的步进频运动目标距离与速度参数.

合成孔径雷达干扰机有效保护区范围动态计算模型研究

本文根据合成孔径雷达(SAR)对抗的空间几何关系和SAR的技术特点,构建了SAR干扰保护区动态计算模型。利用构建的计算模型仿真分析了干扰机不同部署条件下,干扰效能和有效保护区范围的变化规律,给出了干扰机实际应用中的部署策略;该模型能够结合雷达空情引导或SAR平台航迹情报,动态计算得到SAR干扰机的有效保护区范围,明确保护区范围大小和位置分布,指导干扰机进行科学的部署。最后本文通过对多干扰任务情况下的有效保护区分布特点研究,给出了多任务条件下的干扰保护区分析方法。

相控阵靶标雷达模拟新方法

提出一种模拟相控阵靶标雷达的新方法.用机械扫描雷达模拟相控阵雷达天线的主瓣电磁辐射特性;用喇叭天线阵列雷达模拟相控阵雷达天线副瓣电磁辐射特性;通过控制机械扫描雷达和喇叭天线阵列雷达的发射机分时交替发射,模拟相控阵雷达在空间的主、副瓣交替扫描特性.仿真结果表明,该方法可以逼真地模拟相控阵雷达天线电磁辐射特性,同时极大地降低相控阵靶标雷达的研制、使用、维护成本,加快研制周期.

一种基于Butterworth滤波器的DAC幅频特性模型

首先分析了理想DAC幅频响应特性,然后采用沿函数和矩形脉冲函数卷积和的方式对DAC单位冲激响应建模。最后采用Butterworth滤波器的方式,建立了DAC幅频响应模型,并根据实际电路提取模型参数。仿真表明模型能够准确反映电路特性,克服了分数阶保持模型的偶数倍奈奎斯特频带内的谱峰分裂现象。试验证明这种模型与实测数据吻合。

HPRF频率步进雷达数字多通道接收研究

频率步进雷达作为一种距离高分辨雷达获得了广泛应用。本文分析了高脉冲重复频率(HPRF)频率步进雷达中频接收机带宽与距离窗口的关系,指出物理多通道接收虽然可以增大雷达搜索范围,但增加了系统复杂性。本文提出一种数字实现多通道接收机的方法,旨在不增加系统设备量前提下,扩大频率步进雷达搜索范围。同时分析了传统多通道数字下变频接收机结构的不足,给出一种基于多相滤波器组的高效实现结构。最后通过仿真验证了该数字多通道接收机设计的正确性和可行性。

基于变PRT步进频信号对运动目标同时测距和测速的方法研究

高分辨雷达信号及其相应的信号处理方法的研究,对于多目标分辨以及目标高分辨成像与识别都有着重要意义,步进频率雷达信号作为一种重要的高分辨雷达信号,已经得到了广泛的应用。本文介绍了一种变脉冲重复周期(PRT)步进频信号,同时分析了该信号具有消除回波信号中由目标运动带来的二次相位项的特点,并通过发射正负跳频的两帧变脉冲重复周期(PRT)步进频信号,提出了一种对运动目标同时进行测距和测速的方法。对于步进频信号在多目标环境下的应用,针对现有方法的不足,研究了一种利用变脉冲重复周期(PRT)的步进频信号,对各目标的距离和速度同时测量的方法。通过对在两帧信号得到的两幅距离像中各目标的位置关系发生变化和不发生变化的两种情况的分析,给出了本文提出的方法的适用条件。通过恰当的选择步进频信号参数,可以通过本文提出的方法同时测出各目标的距离和速度信息。最后通过计算机仿真结果表明,本文提出的方法正确,并且有效可行。

卫星导航MSK扩频调制及跟踪技术研究

针对基于最小频移键控(MSK)扩频调制的卫星导航信号的跟踪问题,建立了通用的MSK调制的信号功率谱密度模型,分析了基于MSK调制的二进制偏移载波(MSK-BOC)信号的跟踪模糊现象,提出了一种基于本地码余弦脉冲成形的稳定的MSK-BOC(n,n)卫星导航信号无模糊跟踪方法,仿真并论证了使用该方法的MSK-BOC(n,n)信号的无模糊码跟踪误差和多径误差包络.分析结果表明,该方法可以完全消除MSK-BOC(n,n)信号的跟踪模糊现象,简化跟踪环路的软硬件设计,并保证较好的跟踪精度.

多频带信号的带通采样方法与实现

研究多频带信号的直接射频采样技术,根据镜像频率和采样频率的对应关系,推导出一种多频带信号的采样频率搜索算法,并结合软件实现中的计算截尾误差问题给出一种编程可实现的算法流程.仿真结果表明,该算法能够有效地找到最小合理采样频率,适合工程实现.

基于频谱扩展-压缩(SSC)的移频干扰分析

欺骗干扰一般通过模拟雷达目标信号特征,使雷达获得假信息而丢失真实目标信息,达到欺骗目的。移频干扰作为欺骗干扰的一种产生方式,可以弥补延时转发式干扰在面对重频参差雷达、步进频雷达等新体制雷达时无法产生稳定前移假目标的缺点,而常规移频干扰必须了解被干扰雷达的调频斜率等先验知识,使其在面对调频斜率捷变雷达时,不能产生理想的欺骗干扰效果。本文主要阐述一种新的移频方式以及利用MATLAB分析其干扰原理及效果。

卫星导航信号MSK-DBOC调制方式研究

针对卫星导航新频段的信号体制设计问题,基于最小频移键控(MSK)调制,提出了一种新的调制方式——最小频移键控-双二进制偏移载波(MSK-DBOC)调制,建立了MSK-DBOC调制的数学模型,推导了MSK-DBOC调制信号的功率谱密度和自相关函数的理论表达式,研究了MSK-DBOC调制和MSK-BOC调制的关系,并分析比较了MSK-DBOC调制信号与相应的MSK-BOC调制信号的跟踪精度、抗干扰能力、兼容性等方面的性能。研究结果表明,MSK-DBOC调制信号虽然带外损耗较大,但在跟踪精度、抗干扰和兼容性方面具备一定的优势,是一种可行的替代MSK-BOC调制或BOC调制的卫星导航信号调制方案。

SAR回波模拟中回波信号多普勒相位计算方法在FPGA上的实现

多普勒相位作为被测目标信息获取的重要来源,其计算精度成为基于FPGA实现合成孔径雷达实时回波模拟技术的关键要素。本文针对多普勒相位计算过程中存在的数值开方运算以及FPGA中专用开方器件的缺失性问题,在保证原始数据的仿真精度以及满足大位宽数据的仿真需求基础下,以Xilinx Virtex6 sx315t为硬件平台,使用两种FPGA常用的近似方法----泰勒级数展开和CORDIC算法,对于多普勒相位的定点求解进行了程序设计与实现,并将仿真结果与MATLAB双精度理论数据进行对比,验证了精度的有效性。

S频段GNSS信号兼容性及性能分析

随着全球导航卫星系统（GNSS）的建设和发展，L频段的信号越来越拥挤．扩展新的频率资源迫在眉睫。S频段（2483．5-2500MHz）与其他频段相比，更易于实现移动通信和导航定位服务的融合．S频段和L频段的复用能够提高接收机的电离层校正能力。从而提高卫星导航系统的定位授时能力：S频段和L频段的联合定位更加有益于整周模糊度的求解．可以提高精密单点定位的鲁棒性和精度。最小频移键控（MSK）调制方式具有包络恒定、相位连续、功率谱旁瓣衰减快等特点，并且实现简单．易与二进制偏移载波（BOC）调制方式相结合，非常适用于带宽窄且兼容性要求高的S频段。本文评估了北斗二号在S频段采用MSK-BOC调制信号时与S频段中的北斗一号、Globalstar系统之间的干扰．分析了其码跟踪误差和多径误差包络，论证了其在兼容性和跟踪精度方面的优越性．研究结果对我国北斗二号S频段信号体制设计和工程实现具有定的参考价值。

频率步进相控阵雷达原理与实现方案的研究

宽带相控阵雷达是当前雷达技术的发展方向之一;瞬时宽带相控阵雷达的带宽受孔径渡越时间的限制,会造成雷达波束指向的变化。由于频率步进信号是一种瞬时窄带、合成宽带的雷达信号,可以通过脉间配相的改变解决孔径渡越时间、波束指向变化等问题。文中提出了频率步进宽带相控阵雷达的基本原理,并给出了几种频率步进相控阵雷达的实现方案。