基于Transformer模型与毫米波雷达的手势识别

与传统的手势识别技术相比,毫米波雷达在手势识别领域具有极高的安全性与便利性,应用前景十分广阔。利用77 GHz调频连续波雷达的手势回波,通过多维快速傅里叶变换得到手势动作的距离-时间与速度-时间特征,并将得到的特征集输入能有效学习序列动作中全局特征的Transformer网络,实现了对左挥、右挥、上挥、下挥、顺时针旋转和逆时针旋转六种手势的分类与识别。测试结果表明,该模型在测试集上的识别准确率高达97%,相较于常规的卷积神经网络具有收敛速度快,识别准确率高的特点。

基于多项式Chirplet变换的线性调频引信干扰波形设计方法

针对现代战场环境下线性调频引信干扰技术的迫切需求,提出多项式Chirplet变换的方法实现低信噪比下对调频连续波无线电引信的信号参数估计,并针对调频连续波引信重构了干扰信号。基于线性小波变换原理,选取适当的核函数,将无线电引信信号经过旋转与平移操作后进行短时傅里叶变换,再利用遗传算法求得变换核的最优参数,实现对调频连续波信号的参数估计,并重构干扰信号。仿真对比结果表明,该方法可以在较低信噪比下实现对调频连续波无线电引信信号载波频率、调制周期、最大频偏等参数进行精准估计,相较于周期调制类干扰,重构干扰信号能够以更低功率对调频引信产生较好的干扰效果。

基于线性调频连续波的合作式通信辐射源测距

针对加速运动目标参数估计中,离散多项式变换方法无法进行非整数估计的问题,本文提出基于瑞夫算法的离散多项式变换法和基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法2种新型离散多项式变换算法,对加速运动目标速度和加速度进行估计,并对2种算法的估计误差和计算量进行了分析比较。结果表明:2种算法在信噪比-20 dB时均方误差开始接近克拉美罗界。基于瑞夫算法的离散多项式变换法与3次迭代基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法均可在较低信噪比下可实现任意频率的有效估计且性能接近,二者均可实现低信噪比下速度、加速度的有效估计,但基于瑞夫算法的离散多项式变换法计算量远小于3次迭代基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法。

利用调频连续波雷达测距讲解频谱分析

分析模拟信号的频谱是离散傅里叶变换(DFT)的一个重要应用,也是本科“数字信号处理”课程的重要知识点。以调频连续波雷达测距为例,结合具体参数讲解“数字信号处理”课程中频率估计、频率分辨率和栅栏效应等知识点,探索如何结合工程案例提升专业课程的教学效果,不仅促进了学生对相关知识的理解,还让学生深刻体会到理论结合实际的重要性。

基于调频连续波技术的充电系统智能故障定位方法

为了解决充电系统故障定位精度过低的问题,研究基于调频连续波技术的充电系统智能故障定位方法。利用小波变换方法选取高斯复小波作为母小波,提取充电系统充电暂态频率与放电暂态频率中的故障电流电压相量,作为充电系统故障特征。依据所提取的充电系统故障特征,采用行波测距技术判断充电系统故障区域。确定充电系统故障区域后,通过调频连续波技术,利用可调谐半导体激光器发射激光,通过充电系统故障区域返回的中频信号频率,精准定位充电系统故障点。实验结果表明,所提方法可以智能定位充电系统故障位置,充电系统故障智能定位误差均低于0.6%。

基于小波变换的行波差动保护

行波差动保护在原理上具有灵敏可靠及良好的选择性等优点,而且不受分布电容电流、母线结构、过渡电阻、电流互感器饱和等因素的影响。但传统的行波差动保护要求实时传送所有高速采样数据,目前的通信手段难以胜任;若降低采样频率,则保护的灵敏度和可靠性将会降低。文中在对行波的小波分析的基础上,提出了基于小波变换的行波差动保护原理和算法。新的保护仅利用行波故障信息中的关键信息——行波波头信息,显著减少了数据通信量,使之能够适应现有的通信手段,同时提高了保护的灵敏度和可靠性。分析和仿真表明该保护动作快速、灵敏、可靠,可作为超(特)高压输电线路主保护。

基于希尔伯特–黄变换的电压闪变测量方法

提出了一种基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Hunagtransform,HHT)的电压闪变测量方法,有效实现了电网同时混有调幅波、间谐波和谐波时的闪变值计算。HHT由经验模态分解法(empirical mode decomposition,EMD)及Hilbert变换2部分组成。先用EMD把能够引起电压波动与闪变的间谐波和调幅波分别提取出来,通过Hilbert变换求出其幅值和频率信息,再运用频域法推导出来的闪变计算式分别进行加权运算,计算出各自的瞬时视感度,最后通过叠加得到总的瞬时视感度。仿真结果表明:该方法能够同时准确地测量出调幅波、谐波和间谐波的参数,无需经过带通滤波器、视觉加权滤波器和一阶低通滤波器计算出闪变值,避免了滤波器带来的误差。

线性调频连续波雷达信号的参数估计

根据线性调频连续波(LFMCW)信号的周期特点,提出累积Wigner-Hough变换(CWHT)进行LFMCW信号的参数估计。首先分析了自相关函数的特点,通过搜索自相关函数的峰值,实现了信号调制周期的估计。然后根据调制周期将信号分段,进行CWHT。通过CWHT峰值和起始时间的搜索,最终估计出信号的调频斜率与起始频率。理论推导了CWHT的信噪比(SNR)公式,并分析了相关计算。该算法不仅减小了时频交叉项的影响,而且降低了计算的复杂度。同时由于进行了多个周期的非相干累积,提高了该算法的抗噪性能。仿真结果验证了本文算法在低SNR下具有较好的参数估计性能。

小波阈值去噪在FMCW雷达信号处理中的应用

针对调频连续波(FMCW)雷达回波信号中存在噪声的问题,采用小波阈值法进行去噪。详细讨论了小波阈值去噪过程中各参数的选取原则,构造了一种优于典型阈值函数(如:软、硬阈值函数,软硬阈值改良折衷法和半软阈值函数)的新阈值函数。利用典型阈值函数和构造的阈值函数,对实际雷达回波信号进行处理,证明了构造的阈值函数去噪效果更佳。

汽车毫米波FMCW雷达中频信号的采样与处理

汽车毫米波雷达是智能交通系统的重要研究项目之一 ,本文介绍了汽车毫米波雷达的工作原理及信号处理的相关方法和技术。

调频连续波SAR慢速动目标参数估计与成像

由于连续波合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)特有的工作方式,带来了不同的回波信号形式。首先分析了调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)SAR动目标回波信号模型,然后在补偿连续波SAR与脉冲式SAR不一致性的基础上,提出了一种基于Chirp-Z变换校正动目标回波包络距离弯曲,Radon变换校正剩余距离走动,改进的离散Chirp傅里叶变换(modified discrete Chirp Fourier transform,M-DCFT)搜索参数的新方法,动目标仿真数据处理验证了该方法参数估计的准确性和有效性。另外根据估计的参数对动目标成像取得了良好的聚焦效果。

新截获模型下的对称三角LFMCW信号的检测与参数估计

针对现有参数估计方法需要以信号的调频周期起点为截获时间起点的假设,结合"连续波"信号的特点和电子侦察的实际,建立新的对称三角线性调频连续波(STLFMCW)信号截获模型,提出了一种STLFMCW信号检测与参数估计方法。该方法在分析多周期STLFMCW信号模糊函数的基础上,利用Radon-Ambiguity变换(RAT)估计信号的调频斜率并确定分数阶傅里叶变换(FRFT)的最优阶数,根据截获模型下信号新的时间频率关系,再通过相应阶数上FRFT估计调制周期、调制带宽和载频。与现有方法相比,该方法克服了对信号截获时间起点限制,只需截获信号包含至少两个完整的正调频部分或负调频部分就可估计出信号的各个参数。蒙特卡罗仿真实验表明,本文的参数估计方法在低信噪比下具有很好的鲁棒性。

基于周期Choi-Williams Hough变换的线性调频连续波信号参数估计算法

在采用联合CWH(Choi-Williams Hough)变换估计多周期线性调频连续波(LFMCW)信号的参数时,当观察时间大于一个周期时,输出信号的信噪比不再随时间的增加而增大,且时频图中会出现多个峰值干扰信号参数的估计。结合CWH对LFMCW信号的能量聚集和相干累积思想,该文提出一种基于周期CWH变换的多周期LFMCW信号的参数估计算法,给出了多周期LFMCW信号的PCWH变换公式;分析了PCWH输出信噪比与观测时间和观测样本信噪比的关系;分析了参数估计精度。最后,数值仿真验证了该算法的有效性,证明在对多周期LFMCW信号参数估计时,PCWH更优。

液晶空间光调制器与相干光波前实时变换

介绍了一种利用纯相位调制液晶空间光调制器进行波前相位实时变换的方法,可将相干平面波变换成任意期望的波前。该方法采用由伪随机编码产生初始相位矩阵的相位恢复优化算法,从期望的远场衍射图形得到液晶空间光调制器所在衍射面的相位分布,当单色相干平面波通过液晶空间光调制器时,利用液晶空间光调制器纯相位调制特性复现该相位分布,在远场产生期望的衍射图形。实验验证了上述波前实时变换的可行性。

基于FRFT的对称三角LFMCW信号检测与参数估计

对称三角线性调频连续波(STLFMCW)信号是一种典型的低截获概率雷达信号。该文通过分析STLFMCW信号在分数阶Fourier变换(FRFT)域的频谱分布特征,发现STLFMCW信号包含的各段LFM信号在其对应的"最佳"FRFT域内具有很好的能量聚集性;各段LFM信号在频域内会完全重叠,叠加的频谱幅度较高,在低信噪比条件下,严重影响STLFMCW信号的检测与参数估计。因此,利用FRFT检测STLFMCW信号时,必须克服该问题。该文提出一种FRFT与聚类分析相结合的STLFMCW信号检测与参数估计方法。该算法解决了由STLFMCW信号的频谱叠加给信号检测带来的问题,而且,克服了信号尖峰的高度必须高于噪声幅度的限制,在低信噪比条件下具有较好的检测效果。最后,仿真验证了该方法的有效性。

一种线性调频连续波探测抗雷达辐射源干扰方法

随着各类军用、民用辐射源频段的不断扩展以及功率的不断提升,线性调频连续波(LFMCW)探测器面对此类干扰的威胁也愈加严重。然而,目前关于LFMCW体制抗干扰技术的研究主要围绕在对抗有源干扰,鲜有针对强辐射源干扰的研究。针对上述问题,以对抗大功率雷达辐射源干扰为背景,本文对常规脉冲和线性调频脉冲信号两种典型的雷达辐射源信号进行建模,并分析其对LFMCW探测器的干扰机理。根据目标回波信号和干扰信号在时频域上的差异,提出了一种基于时频变换和边缘检测的干扰抑制算法。首先使用短时傅里叶变换(STFT)获得接收信号的时频图像,利用脉冲干扰在时间轴上的周期截断特征,在时频域进行干扰的粗滤波;然后结合边缘检测技术,沿着频率轴使用Sobel算子进行卷积,进一步滤除残留的干扰,重构滤波后的频谱,提取目标信息。仿真及实验结果表明,该算法能够有效地抑制两种典型的脉冲体制雷达辐射源信号干扰,在干扰背景下提取目标差频频率的精度优于3%。

一种自适应补偿天波雷达系统中电离层运动的方法(英文)

在天波雷达中电离层的运动会带来回波信号在频率的调制,从而造成雷达海杂波的展宽;在对回波做相关积累前,对调制的补偿是非常重要的。该文给出了一种新的基于修正的自适应短时傅立叶变换的补偿方法,通过对没有电离层扰动的高频表面波雷达数据人为地添加行进电离层扰动(TID)得到实验数据。测试结果表明,该方法能有效地补偿快速的TID污染,并且对不同电离层频率调制具有良好的自适应性。

基于线性扫频源的X波段快速幅相测量系统

研制了一种X波段微波网络快速扫频幅相测量系统。系统采用基于小数分频锁相环的线性扫频微波源作为激励,不存在常规矢量网络分析仪的跳频稳频过程。针对线性扫频源激励的特点,系统采用希尔伯特变换(Hilbert transform)或正交解调方法从中频信号中得到幅度和相位。使用研制系统和商用矢量网络分析仪测量了同一X波段的可调谐移相器的频率响应特性。尽管研制系统由于接收机通道不足不能进行完备矢量校准,但通过合理配置隔离器后相位测量结果与商用矢量网络分析仪十分吻合,这表明研制的测量系统不仅测量速度快,而且可能达到较好的测量精度。

一种T型输电线路行波故障测距方法

为进一步提高T型输电线路故障测距的准确性,提出了一种基于小波变换的T型输电线路行波故障测距方法。首先将在各测量点采集到的行波信号进行相模变换;其次将得到的α模分量进行小波变换,得到行波波头首次到达各测量点的时刻;最后判别出故障支路,并计算出故障距离。大量的MATLAB仿真实验结果表明,所提方法不受过渡电阻、故障类型、行波波速等因素的影响,测距误差较小,具有较高的精确性和适用性。

LFMCW雷达的距离/多普勒处理

基于线性调频连续波雷达可提取目标的距离信息和多普勒频率,分析了线性调频连续波在高频雷达中的应用,推导出差频信号的表达式和利用二维快速傅里叶变换进行距离/多普勒处理的理论。提出了将距离/多普勒处理技术与自适应数字波束形成技术相结合,对杂波和干扰进行抑制的同时提取回波目标信息的方法。经计算机仿真结果表明,其方法有效可行。