基于FPGA的频率捷变雷达目标回波生成系统的设计与分析

为提高频率捷变雷达信号处理算法迭代的验证效率,提出一种基于FPGA的频率捷变雷达目标回波生成的设计方法。该方法采用逐项还原回波信号相位的思想,通过建立频率步进波形回波信号数学模型,基于FPGA求解目标相对匀速径向运动时目标回波实时相位,解决了频率捷变信号目标回波的实时生成问题。仿真结果表明,在目标匀速和非匀速两种运动状态下,通过对比有/无速度补偿时目标回波相位变化曲线、目标高分辨率一维距离像以及相邻三帧回波信号的细分辨维距离单元编号,目标匀速运动时经速度补偿的回波相位在-π和π之间呈现线性变化,并且细分辨维距离单元编号在目标匀速和非匀速运动状态下依次相差10和10、9,验证了该回波生成系统的有效性和准确性。

基于非负矩阵分解的双曲调频信号目标回波增强

双曲调频信号是主动声呐中常用的多普勒不敏感信号。在实际使用中,由于信道变化和混响影响,目标回波较弱。针对水下航行器主动声呐探测性能下降问题,本文提出基于非负矩阵分解的双曲调频信号目标回波增强方法。该方法对目标回波和干扰信号的基矩阵分别定义,将发射信号的时频图作为目标回波的频率信息矩阵,对目标回波的时间信息矩阵做出约束,迭代处理完成目标回波的增强,获得较高增益的匹配回波检测结果。数值仿真和海上试验结果表明:本文方法与传统匹配滤波方法相比,其峰均比值提高了2 dB以上,提高了回波检测结果。

基于多域特征提取的水下目标材料分类方法

针对水下目标材料的分类问题,提出了一种基于多域特征提取的水下目标材料分类方法.将目标回波信号的时域自回归(AR)系数、倒谱域特征、时频联合域的谱峰及谱峰频率相结合,实现了对金属、岩石、塑料、橡胶4类水下目标材料的分类,并利用消声水池的实测数据来验证该方法的有效性.结果表明,对于4类材料的仿真数据,所提方法的分类正确率均高于80%,且利用多域特征的效果明显优于利用单一特征.对于塑料和金属的实测数据,在信混比不小于0 dB时,所提方法的分类正确率可达80%以上.该方法对目标大小或形状等几何特征的差异具有较好的鲁棒性.

基于中频注入的雷达信号模拟器设计与实现

采用基于中频注入的方法为雷达构建复杂电磁环境,对提高部队在复杂电磁环境下的作战训练水平具有重要意义。研究了一种基于中频注入的雷达信号模拟器的设计与实现,通过对目标回波、欺骗干扰信号和压制干扰信号分析,提出了模拟器系统的总体设计及模块化设计方案,并对该模拟器进行了实际测试。测试结果表明:该模拟器能够实时模拟目标回波、欺骗干扰信号及间歇瞄准式、阻塞式及扫频式等干扰信号,并且可以根据训练环境的需要选择信号输出,满足了设计指标要求,具有较高的实用价值。

一种高分辨雷达扩展目标信号模拟方法

从线性调频高分辨雷达着手,分析了扩展目标回波信号的特点,对线性调频信号进行了模拟,生成了扩展目标回波数据。最后用M atlab仿真实现了目标散射中心和多普勒速度的提取,验证了模拟信号的可行性。

基于自适应高斯核函数时频分布的水声信号处理研究

时频分析被广泛应用于水下目标宽带回波信号以及短时瞬态信号的处理。在水声信号的特征检测和分类方面,时频分析的时变谱提供了区分不同类别目标信号的特征信息。提出一种基于自适应核函数时频分布的水声信号处理方法。与固定核函数时频分布相比,自适应高斯核函数时频分布由于它的核函数随信号而自适应改变,因此对交叉项有很好的抑制效果。计算结果表明,对于多分量线性调频水声信号,采用高斯核函数自适应时频分析不仅对交叉项具有很好的抑制作用,而且对信号的自分量具有较好的聚集作用。

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。

单光子测距回波特征研究与仿真

为了在单光子测距算法开发中更方便地评估和测试算法,需要一个能模拟真实目标回波信号和噪声信号的仿真平台。介绍了单光子测距系统的构成和基本原理,对目标回波信号和噪声信号模型进行分析。M序列是一种常用的数字伪随机序列,基于此,设计出一个比例可调的随机序列,并以此建立噪声模型。在FPGA芯片上设计出时序逻辑电路产生目标回波信号与噪声信号,且可以模拟运动速度、噪声强度等变化,在验证中得到了预期效果,可以用于后期复杂测距算法的开发。

基于单个回波信号的多普勒信息提取方法

雷达处于脉冲工作方式时,传统的多普勒频率提取需要采用多个回波脉冲才能实现。为此,提出了一种利用单个目标回波信号提取多普勒信息的方法,利用小波变换对实际情况中可能出现的包络畸变进行非奇异处理,仿真试验表明了该方法的可行性和有效性。

干涉SAR目标回波信号模拟器的设计与实现

完成了星载干涉SAR目标回波信号模拟器的设计与实现,该模拟器能够与一发双收干涉SAR构成雷达半实物仿真回路,实时记录主星雷达发射信号,离线调制场景信息后,依据雷达工作时序实时播放主辅星场景回波。采用高数字中频收发技术获得优良的谐杂波和载波抑制性能,利用在线闭环校正技术对模拟器通道间幅相一致性误差进行实时校准。测试结果表明模拟器各项指标均达到设计要求,能够满足干涉SAR半实物仿真试验的工程应用要求。

激光引信脉冲宽度对目标回波的影响研究

基于窄脉冲激光引信的虚拟样机模型和目标近场散射模型,计算了不同脉冲宽度下的目标回波功率,并可定量给出目标回波的波形和峰值功率随发射脉冲宽度的变化规律。经过仿真模型验证,研究结果可以为窄脉冲激光引信的探测阈值和脉冲宽度等参数的优化设计提供依据。

水下目标回波的块信号稀疏分解方法

基于匹配追踪的稀疏分解方法原理简单,在工程实际中应用广泛,但其计算量大,重构精度也不够理想。针对此问题,利用水下目标回波信号的块稀疏特性,提出了水下目标回波的块信号稀疏分解方法。首先基于水下目标回波和块稀疏信号的基本理论,结合回波信号仿真结果,分析了水下目标回波信号的块稀疏特性;然后,充分考虑回波信号本身的稀疏结构,利用信号分块和原子分块的思想,针对水下目标回波提出了块信号的稀疏分解和块匹配追踪重构算法,并从理论上对其计算复杂度进行了分析;最后,采用仿真实验的方式,与传统方法进行对比。结果表明,该方法大大减少了计算量,提高了重构精度。

雷达训练模拟设计中的信号仿真方法研究

采用能够描述雷达信号相位和幅值信息的信号仿真方法,通过建立雷达接收处理机的数学模型,并给出各环节数值仿真算法,模拟实现雷达接收信号处理的全过程。结合地物杂波仿真和目标仿真得到雷达接收仿真信号;将仿真信号进行正交解调和脉冲压缩匹配滤波,使信噪比达到最大;利用动目标显示衰减信号地物杂波成分,采用动目标检测对仿真信号进行最佳滤波;最后利用恒虚警和判决进行目标检测。仿真得到结果与实际雷达处理信号波形一致,说明该方法逼真有效,可用于雷达模拟训练器系统的设计与实现。

基于双距离门逻辑判决的冲激引信信号处理方法

针对冲激引信传统的单距离门抽样积分相关检测进行门限判决的信号处理方法易造成引信在强杂波信号和有源干扰条件下误虚警的问题,提出了基于双距离门逻辑判决的冲激引信新型信号处理方法。该方法通过对传统冲激引信信号处理中的单距离门接收处理改为双取样距离门接收处理获取双路回波信号,然后利用冲激引信探测目标时,回波信号由远及近先后出现的逻辑特征进行双路回波信号能量判决及具有时序的逻辑判决。仿真和实测验证表明,基于双距离门逻辑判决的冲激引信信号处理方法可行,并具有较强抗有源干扰能力。

基于FPGA和DSP的雷达模目信号设计

在雷达信号处理分系统调试时,经常用到模目信号。为了获得实时多波束雷达模目信号,提出一种基于FPGA和DSP的产生方法,利用FPGA产生时序及控制,DSP实时计算出所需要的回波,这样即使在没有阵面数据的情况下,仍然能够调试信号处理部分。该设计模块使用简单方便,只需通过终端键盘输入参数,即可实时产生所期望的回波,非常适用于雷达研制前期和系统联试时查找问题,而且模块做在脉压板上,不需要单独的插件。

一种雷达中频信号模拟器实现方法

根据某型号雷达的具体要求,提出了雷达中频模拟器的工程实现方案.该方案结合计算机和高速数字信号处理器(DSP),可以对两个不同运动轨迹的目标和地杂波进行实时模拟.还对雷达中频模拟器的整机性能进行了分析.

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。

基于元数据的数据互联算法

数据互联是信息融合的一个重要研究领域.目前,在雷达中,联合概率数据互联(JPDA)由于计算量大和实时性差的原因,在实际的系统中很少被使用.针对JPDA算法的不足,结合元数据的信息检索和信息共享的特性,提出一种全局最优的数据互联算法,该算法通过杂波预处理和相关判断的方法,减少了算法的计算量;通过元数据的信号强度和识别码,提高了数据互联的正确率,并用两类典型的目标运动方式进行验证,取得了较好的实验结果.

基于CPLD的雷达信号发生器设计

现代战争对雷达系统设备功能与性能提出了越来越高的要求,信号发生器作为雷达系统的重要组成部分面临着更高的挑战。针对雷达整机测试中动态目标模拟难的问题,提出了基于CPLD的雷达信号发生器设计方法。通过采用可编程逻辑器件,用拨码开关调节产生复杂的组合逻辑时序,控制雷达波形产生器和频率合成器,产生多种高频目标回波信号,模拟空中真实目标,在雷达不开发射机的情况下,实现了对雷达整机性能的测试。同时,对模拟的雷达目标回波信号进行了测试。结果表明,信号发生器满足设计要求。

水下目标回波信号的分形Brown运动随机特征矢量与分类

在研究水下目标回波信号的统计性质的基础上 ,给出以分形 Brown运动小波均方展开式中随机系数的方差作为目标回波信号随机矢量特征 ,以模糊竞争网络作为分类器对目标进行分类的方法 ;并给出了该方法的计算方法和计算步骤。大量模拟计算结果和实测目标回波信号的分类结果表明 ,新方法具有较好的实时性和较高的识别率。