垂直大气湍流影响下的天气雷达回波信号优化检测方法

垂直大气湍流导致回波信号在大气中扩散,使回波信号质量较差,极易被噪声所淹没,因此,提出垂直大气湍流影响下的天气雷达回波信号优化检测方法。通过分析垂直大气湍流对天气雷达回波信号传输特性的影响,匹配滤波优化算法,改善垂直大气湍流影响导致质量下降的回波信号,利用模糊逻辑方法提取回波特征参数并构建对应隶属函数,设定阈值,获取天气雷达回波信号检测结果。实验结果表明:该方法可有效检测不同仰角的天气雷达回波信号,回波信号波形均匀且波动幅度小,检测效果较好。

一种采用集成装袋树的雷达多次回波分类方法

传统雷达多次回波分类方法容易受到目标类型和幅度起伏特性等因素的影响,其泛化性和准确性难以满足雷达装备实际需求。针对该问题,提出了一种采用集成装袋树的雷达多次回波分类方法。该方法首先对雷达多脉冲回波数据进行幅度对数变换和相邻脉冲幅度补齐预处理操作,然后利用决策树算法从标注的训练数据中学习雷达多次回波在脉冲维的幅度起伏特征,最后通过多个分类器的集成实现对雷达多次回波的准确分类。实测雷达数据验证结果表明,所提方法分类准确率达到了95.9%,可有效提升雷达多次回波的分类性能,并且不依赖于经验门限的特性,增强了其泛化能力。

基于超宽带雷达的穿墙生命体征信号检测研究综述

呼吸与心跳是重要的生命体征信号,可以表示生命现象是否存在及其相关状态。准确获取倒塌掩埋空间与建筑物内部空间等复杂场景中的生命信息,在应急救援、侦查反恐等过程中发挥着巨大作用。超宽带雷达具有较强的穿透性能与抗干扰性能,能够穿透墙体等障碍物实现人体目标生命体征信号检测,已成为生命探测领域的研究热点。总结了超宽带雷达生命探测装备的国内外发展现状,包括主要研究团队和典型产品特征。梳理了基于超宽带雷达的穿墙生命体征信号检测技术整体框架,围绕回波信号去噪、回波信号增强、回波选择与距离定位以及生命信号分离与重构4部分内容进行了详细介绍与方法总结,并分析了深度学习在生命体征信号检测中的应用现状。最后,从产品与技术角度出发,对未来研究方向进行了展望。

基于人工智能的多模态雷达自适应抗干扰优化算法

多模态雷达系统容易受到外界环境干扰,如天气条件、电磁干扰等,而这些干扰可能会影响多模态雷达数据的准确性和稳定性。多模态雷达的抗干扰性能决定雷达的测量精度,因此,为提升多模态雷达的抗干扰能力,提出基于人工智能的多模态雷达自适应抗干扰优化算法。该算法以多模态雷达信号模型为基础,分析距离速度同步欺骗干扰、频谱弥散干扰原理,计算欺骗干扰时雷达接收的总回波信号。将计算的回波信号结果输入至人工智能的YOLOv5s深度学习模型中,通过模型的训练和映射处理,完成多模态雷达自适应抗干扰优化,实现雷达欺骗性信号干扰抑制。测试结果显示,该算法的干扰对消比结果在0.935以上,干扰输出功率结果在0.017以下,能够可靠完成多干扰和单一干扰两种干扰抑制,实现多模态雷达自适应抗干扰优化。

珠江三角洲地区一次局地极端强降雨的大气环流条件及其可预警性分析

应用常规气象观测资料、多普勒天气雷达产品,结合ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料,对2021年8月1日17:00-19:00发生在广东省佛山市南海区的局地短时暴雨进行分析,结果表明:短时暴雨发生的环流背景是前倾槽配合850hPa的切变线;中层强的上升运动和低层源源不断的水汽输送为本次过程提供了有利的动力条件和水汽条件;地面长时间存在的气旋性涡旋和辐合区可能是造成此次强降雨的重要原因之一。本文还对此次极端强降雨的气象服务工作进行分析,总结了工作经验,为今后重大气象服务提供参考。

基于毫米波雷达的桥梁索杆振动检测及自动控制

在多因素耦合作用下桥梁结构会产生振动,以毫米波雷达技术为测量手段,提出桥梁索杆振动检测及自动控制方法。分析在恒载作用下桥梁索杆静止状态与振动状态的应变能,结合动能、势能和恒载做功等建立索杆平面内与平面外的振动特征描述方程。通过发送多周期连续毫米波雷达探测信号,取得同周期回波信号。根据回波信号与对应瞬时相位得到单频差拍信号及瞬时相位,检测出索杆振动幅值。利用半正定矩阵和正定矩阵等函数,建立令振动幅值达到最小值的桥梁索杆振动自动控制模型。实验结果表明,所提方法检测精准度较高,自动控制效果较好,并有效抑制了振动幅度,具备良好的应用性能。

基于稀疏分解的雷达信号抗噪声干扰方法研究

针对雷达在强噪声干扰下难以提取回波信号特征的问题,提出利用稀疏分解方法和基追踪去噪(basis pursuit denoising,BPDN)算法实现抗噪声干扰。该方法构造一组线性调频时移信号作为过完备库,对线性调频雷达回波信号进行稀疏分解,滤除噪声干扰;根据稀疏系数与雷达目标距离之间的关系,提取目标的距离信息。实验结果表明了该方法在雷达信号抗干扰和目标距离信息提取方面的有效性。

星载SAR目标回波信号模拟源的研制

结合我国星载SAR系统的研制, 中国科学院电子所成功研制出地面测试用的高精度星载合成孔径雷达目标回波信号模拟源(SSARES)。根据星载SAR回波的信号模型, 模拟生成雷达回波信号对SAR系统实行半实物仿真测试, 得到了准确可靠的试验结果。SSARES为星载SAR系统的研制提供了一种行之有效的测试手段。

微下击暴流的三维建模与预警仿真研究

风切变是一种特殊的大气现象,对飞机的飞行形成干扰,会对飞机飞行安全造成很大的危害。为解决上述问题,提出一种三维特征风场建模的方法来仿真微下击暴流。利用流体的数学特征,建立模型,进行风切变雷达回波的仿真,通过对危险因子的判定达到对风切变现象的勘测和预警。风场建模方法以典型微下击暴流为目标,根据流体数学模型,建立了以速度场为特征,风场特征可调的微下击暴流风场,并对所建立的风场进行了分类。随后进行雷达回波信号仿真,结果表明所仿真的风场的确具有风切变特征,并可通过信号处理方法进行危险因子的判决分析,用来完成机载雷达对于风切变预警,并证明特征风场的正确性和有效性。为进一步的风切变信号处理方法提供了基础,有助于提高飞机飞行的安全系数。

复杂背景下的二维检测研究

由于雷达检测背景的复杂和起伏 ,经典CFAR检测不能保持稳定的检测性能。利用噪声和目标在距离 -多普勒二维平面上的信息构成特殊的二维窗 ,异常值剔除后进行二维窗的检测统计量计算。实验中 ,各种经典CFAR检测的稳定性和检测性能得到了不同程度的提高 ,本文提出的混合检测方式获得了最佳的检测性能。

穿墙脉冲雷达回波信号人体微动特征识别初步研究

主要研究了超宽带雷达人体探测回波信号微动特征识别问题。在分析超宽带雷达生命特征检测原理的基础上,针对人体微动特征特点,引入能量积分识别算法,编制时窗函数,对雷达实验的多个回波数据进行小波去噪处理。结果表明,利用能量积分算法,可以识别出含有人体微动特征的信号。

应用探地雷达技术探测粮仓异物

为准确探测出粮仓中的异物或空洞的大小和位置,进而精确测算出粮仓储粮数量,将探地雷达技术应用到粮仓异物探测上,并结合粮食介质和粮仓结构的特点,建立了粮食介质中的雷达方程和粮仓探测的雷达回波信号模型.外场实验结果表明,对探地雷达频率和回波信号处理方法进行适度改造后,利用探地雷达技术对粮仓进行异物探测完全能够满足实际的需要.

基于DSP的脉冲雷达基带信号发生器设计

利用雷达回波信号发生器模拟特定环境的雷达信号是验证信号处理系统有效性既经济又有效的手段。本系统设计和实现了一种基于DSP和单片机的基带脉冲雷达回波信号产生器,采用单片机将编码后的脉冲雷达信号参数输入DSP;DSP解析脉冲雷达信号参数后产生目标信号、噪声信号、同步控制信号和复合信号,并通过D/A转换为模拟信号输出。可以实现根据外部要求产生目标运动轨迹和信噪比可控制的信号波形,在较宽范围内具有可调节性。

一种二维频域SAR回波仿真的改进方法

合成孔径雷达(SAR)回波仿真是研究SAR信号处理的基础,其中运算量大是常用回波仿真方法的主要缺点.利用Stolt变换可以模拟SAR距离徙动空变性的思想,IωKA在二维频率域实现了扩展场景回波信号的快速仿真,显著降低了计算量和运算时间.分析表明,该方法的关键是Stolt变换时的插值操作,与ωKA成像算法中信号插值不同的是,IωKA插值前的信号是严格意义上的带限信号,进而影响到插值算法选择和插值性能.本文通过对待插值信号的预处理,将其转化为严格意义上的基带带限信号,提高了插值性能,降低了插值操作的复杂性,增强了适用范围.实验表明,如果将仿真中引入的误差看做噪声,该仿真误差远小于系统噪声.而且,与其他二维频域方法相比,实现了较高的相位和幅度保真度,且适用于正侧视、小斜视、大斜视和宽波束等各种模式.

归一化窗S变换和TT变换联合时频滤波

基于雷达信号特性及归一化窗S变换与TT变换原理,提出一种新的雷达回波信号二维时频滤波方法。通过对雷达信号进行归一化窗S变换时频滤波,滤除高频杂波和随机噪声;再利用TT变换滤除低频杂波。实验结果表明,相较于传统滤波,所提方法的滤波算子随时间及频率同步变化,克服了传统方法受使用条件限制的缺点;有效滤除杂波的同时保留原信号特征,增强了检测及识别能力。

基于PCI9820的雷达回波信号实时采集系统

精确的雷达回波信号采集存储是完成目标识别和雷达成像的必要前提,随着A/D采样率和计算机总线技术的高速发展,已经可以在中频直接对雷达回波信号进行实时采集。本文介绍了一种ADLINK公司的基于PCI总线的高速高分辨率数据采集卡PCI9820的硬件结构及相关逻辑模块功能,基于它的双缓冲模式思想并利用板卡的相关驱动函数编写了实时采集程序,并说明了存储文件格式及数据格式。实验结果表明,此实时采集程序能够很好的控制数据采集卡PCI9820完成对雷达回波信号的高速高分辨率实时采集和存储,为信号处理提供了良好的数据基础。

基于时频重排-霍夫变换的雷达回波信号检测

提出了将时频分布进行时频重排再利用Hough变换,对多目标雷达回波信号的检测与参数估计方法,解决了WVD-Hough方法中交叉项引起伪尖峰所造成的误检测以及QTFD-Hough的时频聚集性下降引起的参数估计精度降低和运行时间增大的问题。仿真实验表明,该方法能有效地检测多目标雷达回波信号并准确地估计其参数,而且有较好的抗噪声性能。

机载气象雷达回波信号仿真系统

设计了一个机载气象雷达回波信号仿真系统,可用于高保真雷达回波信号的生成与演示。基于高保真风场建模数据,依照真实机载气象雷达的扫描方式初始化仿真参数,对风场数据进行机载气象雷达回波仿真,得到了可靠的仿真数据,并对可靠性进行验证。该系统采用C#与Matlab联合编程的方法进行实现,可实现的功能包括各种气象目标在不同模式下的雷达回波仿真,雷达回波数据正确性的验证及展示。得到的信号可为机载气象雷达信号处理和数据处理算法的开发提供数据支持。

机载脉冲多普勒雷达回波信号模拟

回波信号作为雷达信号处理之源,它的模拟对研究雷达系统仿真具有非常重要的实际意义。在研究雷达回波特性的基础上,获得雷达回波信号的准确表达式,采用映象法将地面分成大杂波单元和小杂波单元,对各小杂波单元产生的回波采用矢量相加以求得相干视频信号,计算整个距离环的回波获得完整的雷达回波信号。最后的仿真结果证明了计算的正确性。

面向雷达模拟操作训练的雷达回波仿真

针对雷达模拟操作训练中对雷达回波模拟的逼真度、实时性和交互性要求,提出了一种雷达回波实时仿真的设计方案。基于雷达信号接收、处理的工作原理,对雷达工作方式和战场环境分别建模,利用信号幅度特征对雷达回波进行功能性仿真。仿真中增加了与外部交互的接口,可实时响应外部雷达操作命令或背景变化产生的不同回波信号,提高雷达模拟操作训练中的实时交互灵活性,更接近实际背景。仿真结果接近真实回波表明,该设计方案具有一定的实用性。