基于稀疏度自适应匹配追踪算法的微动杂波抑制

目标或目标组成部分的机械振动或旋转产生微多普勒效应,在目标分类和识别中起着重要作用。然而,环境中许多物体(例如风力涡轮机、空调等)的微多普勒效应对雷达系统而言就像时变的杂波,导致雷达探测性能下降。本文针对外辐射源雷达微动杂波影响目标检测的问题,提出了一种基于稀疏度自适应匹配追踪改进算法(SAMP)的微动杂波抑制方法。考虑到微动杂波的稀疏特性,将复杂的微动杂波抑制问题转化为稀疏信号表示问题,分离微动杂波并将其抑制,便于目标观测。相比于原SAMP算法,改进后的SAMP算法能自动调整步长并在残差达到自适应阈值后快速停止迭代。仿真和实测数据验证了所提方法的有效性。

基于非均匀采样的DTMB-A信号模糊函数抑制方法

新一代数字电视地面广播传输演进标准(DTMB-A)是国标数字电视地面广播信号(DTMB)演进的新一代标准,具有带宽大、抗多径能力强等优点,可作为一种新型的外辐射源雷达机会照射源。本文阐述了DTMB-A信号模糊函数特性,详细分析了其帧内及帧间模糊副峰的形成机理,分析结果表明DTMB-A信号中确定性重复结构(同步信道、保护间隔等)是造成模糊副峰的主要因素。对此,提出一种基于非均匀采样的模糊副峰抑制方法。该方法具有计算复杂度低、易于并行实现等优点。仿真结果证明所提方法能够将DTMB-A模糊函数修正为理想的图钉型,验证了该方法的有效性,为基于DTMB-A信号的外辐射源雷达目标探测研究提供了方法。

基于多照射源的被动雷达研究进展与发展趋势

该文从新体制被动雷达的功能和性能优势出发,首先简要回顾了被动雷达长达80余年的研究历程;然后较为全面地介绍了相关关键技术的研究进展,包括参考信号重构、多径杂波抑制、目标检测、目标跟踪、被动雷达成像等方面;在此基础上,从系统结构、技术参数、性能指标等方面分别展示了国外(尤其是欧洲相关国家)典型被动雷达实验系统的最新研究成果,接着重点介绍了武汉大学基于多照射源的被动雷达(MIPAR)系统的研发情况,给出了不同频段(HF/VHF/UHF/L) MIPAR系统的目标探测结果,展示了MIPAR系统在远程预警及近距离高精度监视等方面的应用潜力;最后从多照射源集成化、系统配置网络化、信息处理智能化等方面总结了被动雷达的发展趋势。

外辐射源雷达目标扇叶微多普勒效应实验研究

基于UHF频段外辐射源雷达系统的长期实验观测数据,重点比较研究了直升机、通航飞机、无人机、风电机组等多种目标的扇叶微动回波特征。首先,通过多径杂波抑制、主体回波去除等手段使扇叶的微动回波得以凸显。然后,详细分析了扇叶微动回波在时域、频域、时频分布图、距离-多普勒谱上的特征表现,揭示了微动特征与扇叶几何结构、运动状态等参数之间的对应关系,据此实现扇叶尺寸、转速等重要参数的反演。实验结果与理论模型吻合较好,为建立外辐射源雷达微动特征数据库,服务后续目标精细化建模、目标分类识别等深层次应用提供了数据和理论支撑。

跨课程电子综合实验音频信号分析仪设计

基于开展跨课程电子综合实验教学的思路,设计了音频信号分析仪综合型实验项目。该实验项目基于FPGA以及NIOS II软核处理器,采用快速傅里叶变换方法实现音频信号频谱的测量。该系统由前置可控增益放大器、抗混叠滤波器、有效值检测、测频以及模数转换器等主要电路模块组成,综合应用了电路技术、微处理器技术、数字信号处理以及控制原理等相关课程内容,开展了跨课程知识综合设计的尝试,对提升学生知识综合、系统设计能力具有直接效果,同时也为后续研究性工作提供基础,具有非常突出的综合性、创新性和延续性。

基于局部散射中心的近、远场微动回波时频分布特性的解析表达

微多普勒效应是由目标(或其部件)的转动、振动、进动等微动引起的频率调制现象,能够反映目标的几何结构和运动状态。该文全面分析了近、远场探测条件下目标扇叶转动引起的微动回波的时频分布特性。首先建立了近、远场雷达微动回波模型。然后从远场微动回波模型中推导其瞬时频率表达式,结果表明远场微动回波的时频图中包含由叶尖散射点、叶彀散射点和镜面反射点引入的正弦型flash、零频flash和矩形flash。最后,在近场条件下,直接推导得到上述3类局部散射点的瞬时频率表达式,表明近场微动回波时频图呈现类正弦型flash,零频flash和部分余弦型flash的组合。该文还从积分运算性质和电磁散射理论两方面解释了上述flash的形成机理,揭示了它们与扇叶数目、尺寸、转速等参数之间的关系。该文结果将有助于目标精细化建模、分类识别等应用。仿真和实测数据结果均证明了分析结果的正确性。

外辐射源雷达直升机旋翼参数估计方法

外辐射源雷达是一种基于第三方非合作照射源的新体制雷达系统,在微多普勒效应目标分类和识别方面具有独特的优势,而其特点也决定了微多普勒效应参数估计方法需要具有良好的抗噪性能且计算量要小。针对上述问题,该文依据外辐射源雷达直升机旋翼微动信号模型,提出了利用时频域中回波闪烁特征进行直升机旋翼参数估计的新思路。通过对时频图中正负频率轴数据的幅值分别进行累加,提取出回波闪烁参数,同时,依据微动信号内在特性构建字典矩阵,利用正交匹配追踪算法实现了叶片长度、叶片数量、旋翼转速等参数的估计,相比常规Hough变换参数估计方法,该文方法更准确,更迅速。仿真和实测证明了该文方法的有效性。