多频雷达融合的顶煤结构精准探测技术

顶煤结构的准确探测是实现综放智能化开采的重要依据,然而我国煤层结构复杂且内部常含多层夹矸,易影响综放智能化开采的水平。为此,提出一种多频雷达融合的顶煤结构精准探测方法,可提高雷达天线探测深度内的浅部探测精度,同时对顶煤内部的结构信息进行解释。主要研究步骤如下:首先,对不同频率的雷达数据进行预处理和空间对齐,建立不同频率雷达数据之间的空间对应关系;其次,利用滑动窗口与小波变换加权融合方法对多频率雷达数据进行处理,根据窗口内各分段小波信号的能量占比确定各频率信号的时变权重值,并引入边缘检测算法来提高小波变换对雷达数据的融合效率,实现多频雷达数据有效融合;最后,根据煤-矸-岩的介电常数差异和电磁波传播的衰减特性,建立顶煤内部回波强度模型,并利用分层识别方法计算出顶煤内部煤-矸-岩之间的界面信息,进而反演出顶煤内部结构(包括顶煤厚度、夹矸厚度及层数、夹矸层间距等)。试验结果表明:所提出的方法能有效地将不同频率雷达数据进行融合,并能有效地探测出顶煤内部结构特征,且顶煤厚度、夹矸厚度和夹矸层间距的探测误差均小于10%。该方法有助于实现顶煤结构的精准探测,为综放智能化开采提供理论技术支撑。

多频雷达信号高分辨多普勒处理

提出了一种基于最小方差无失真响应(minimum variance distortionless response,MVDR)算法和频率重采样技术的适用于多频雷达信号的多普勒处理方法。在接收时,多频信号分成多个独立分量,重采样技术被创新性地用来获取更多的独立样本数,使得获取一个有效的协方差矩阵成为可能。这样,常规的利用协方差矩阵进行真实功率谱估计的MVDR方法能够用来进行目标检测和多普勒分辨。仿真结果证明,提出方法的多普勒性能显著优于传统的傅里叶分析方法。

多频阵列探地雷达数据实时成像方法研究

使用多频阵列探地雷达对发射场坪缺陷进行检测,可获得地下不同深度和分辨率的目标信息。然而,多频阵列探地雷达生成的数据量巨大,不同频率的雷达数据无法合并处理给成像和异常解释都造成障碍。针对此问题提出了一种多频阵列探地雷达测量数据实时成像方法,从深度和通道两个方向进行射线投射,更全面地展示不同深度的地下异常体的信息。实测数据处理结果表明,本方法能有效保留地下异常目标的基本信息,实现快速、高精度显示,满足发射场坪快速检测的应用需求。

软件化多频地波雷达频率合成器设计

针对高频地波雷达海洋动力学参数多频探测的技术特点,提出了一种基于波形库的软件化多频地波雷达频率合成器实现方案,可以同时和分时产生多路脉内线性调频信号,各路信号形式、频率、初相、幅度等都独立可控,解决了雷达波形种类、幅相控制、捷变时间受限等问题,较大提高雷达系统性能;给出系统的硬软件实现方案。测试结果表明,该数字频率源的相位噪声在偏离载波1 kHz处达-112 dBc/Hz,满足高频地波雷达进行长时间相干积累对频率源稳定性的要求。

高频地波雷达接收机模拟前端的设计

根据多频高频地波雷达接收机的指标要求,基于软件无线电思想设计了一种新颖的模拟前端系统方案.从理论上计算了模拟前端的噪声系数、灵敏度、增益等性能参数,结果表明这些参数达到了指标要求,说明该设计方案是切实可行的,在海洋监测中具有很好的应用前景.

噪扰下数字化多频连续波雷达的测距模糊问题

数字化多频连续波测距雷达是一种新体制雷达 .它具有能同时测定多个目标、便于同时得到目标多个运动参数等突出优点 .为了解决增大最大测距不模糊距离与提高测距精度之间的矛盾 ,我们将会在多频雷达中采用参差频差关系进行测距 ,这样我们可以大大提高测距最大不模糊距离 .但此时噪声对测距结果有着各种有待讨论的影响 ,包括 :能否正确解模糊 ;对输入信号信噪比有何要求 ;理论测距精度有何变化 ;直至对参差系数有何要求等 .数字化多频雷达的这些问题 ,本文对这些问题进行了详细的讨论 ,并给出了本文结论的计算机仿真结果 .从而在理论上为这种雷达的深入研究提供了一个很好的基础 .

多频连续波雷达两种测距算法研究

该文分析了连续波雷达参差多频测距算法的局限性,提出了多频连续波雷达的两种测距算法,即多频到双频测距法和二次相差法,并介绍了它们的基本原理。最后对两种方法进行了对比,并进行了仿真。仿真结果表明, 两种测距算法都达到了比较高的测距精度,在最后双频对应的最大不模糊距离相同的基础上,两种算法的测距精度相当。

基于局部解线性调频的多频连续波雷达实时加速度补偿算法

本文给出了多频连续波雷达的一种实时加速度补偿算法。带有加速度信息的雷达回波相当于线性调频信号,目前各种解线性调频算法的最主要缺点在于运算量大,难以用于实时处理。本文提出的算法通过等效的复调制、低通、抽取等处理,得到了完全包含加速度信息的局部时域信号,然后利用加速度模板的方法进行了局部的解线性调频,从而实现加速度补偿。这种方法具有较高的估计精度,并且大大降低了解线性调频的运算量,可以用于雷达实时信号处理。仿真结果证明了该方法的有效性。

基于Linux的多频高频地波雷达LXI总线模件设计

在以ARM芯片为核心的硬件平台上,设计了一种通用的LXI总线模件,可作为多频高频地波雷达的系统总线.它以AT91RM9200,DM9161和IDT7028芯片为硬件基础,Linux操作系统为软件平台,利用Linux内核的同步机制来保证系统运行的稳定性,采取全双工的双向中断方式实现大量数据包的传送,满足了多频高频地波雷达总线模件的接口要求,并提供了一套有效的系统测试方案.测试结果表明,该LXI总线接口模件稳定性好、可靠性高,网络数据传输平均速度为45 Mb/s,达到了多频高频地波雷达总线模件的设计要求.

一种新的多频连续波雷达数据采集系统设计

给出了一种基于多速率信号处理的多频连续波雷达数据采集系统设计和实现方法。分析了抽取的时域和频域特性,针对多频连续波雷达的应用背景,分析了实际系统中抽取比的选择,设计了合适的抗混叠滤波器。给出了一种FIR实现信号抽取的高效结构。在此基础上,完成了数据采集系统的硬件设计和软件设计。该方案具有控制灵活,数据传输高速、稳定等特点。该设计已经成功应用于实际系统。

多频连续波雷达参数快速估计方法

多频连续波雷达信号处理实时性要求高,处理的数据量大,通常处理的算法复杂度高,在工程实现过程中对器件性能要求高。因此,在追求目标参数测量精度的同时也希望降低算法的复杂度,利于工程实现。介绍了一种能够快速估计多频连续波雷达加速度和速度的处理算法。该算法基于对回波信号的多项相位变换式的处理直接估计出加速度和速度,通过计算机仿真分析表明这种方法简单、运算量小,精度高。

数字多频连续波雷达信号处理中的关键算法

数字多频连续波雷达设备简单,可同时得到多个目标的运动参数、俯仰角、方位角以及距离的精确测量值。本文详细讨论了多目标环境下数字多频连续波雷达信号处理中运动参数以及相位信息分离和估计的算法,并根据实时测距的要求提出了一种新的快速解距离模糊算法。

量化噪声对数字化多频连续波雷达测距性能的影响

对基于FFT数字比相技术的多频连续波雷达，量化噪声必然对雷达的测距精度具有一定的影响。文中推导出考虑量化噪声时多频连续波雷达测距误差均方根的计算公式，并通过理论分析与仿真结果，验证了量化噪声对测距精度的影响，指出在A／D输入信噪比一定时，高量化位数对测距精度的影响较小。

一种机载多频多通道雷达空频联合设计方法

单频多通道雷达系统难以同时兼顾更大的不模糊速度和更好的最小可检测速度,多频多通道系统是解决该问题的一种有效途径。但是,天线布阵方式和中心频率组的选择会影响动目标检测性能,需对收发天线形式和多频组合方式进行优化设计。以最小化不可测速区间为目标,提出一种空频联合优化方法。该方法通过阵列排布的归一化处理实现天线布阵方式和多频的联合优化,相较于先空后频级联优化方法,在方位孔径长度、频率带宽受限下可显著减小盲速和不可解模糊速度区间。仿真结果验证了该算法的有效性。

小波变换的多频连续波雷达多目标参数估计

在多频连续波雷达多目标参数测量中,目标速度、加速度的准确快速估计对后续测距、测角有重要的意义。小波变换是时频分析的有力工具,能方便、准确和快速分析目标的时频参数。通过检测时频面上的直线,可以准确的得到目标参数。小波变换满足线性叠加,小波变换具有良好的多目标处理性能,对多频连续波雷达多目标信号处理具有良好的适应能力。研究了基于小波变换的雷达多目标速度和加速度估计算法:通过小波变换提取小波脊线,估计出高能量目标参数,然后构造陷波滤波器滤掉该目标信号,通过上述方法逐步估计出剩下目标参数。仿真试验表明了该算法的有效性。

导弹尾焰对多频连续波雷达影响研究

多频连续波雷达以其高精度测量性能在常规兵器试验中得到广泛应用,但引入导弹武器靶场后,在弹道导弹主动段跟踪测量中多次出现回波信号异常中断以及测量数据随机误差超差等问题,限制影响了该体制雷达的应用。以某型多频连续波雷达历史测量数据为基础,分析了导弹尾焰的微波衰减及其对测速、测距、测角数据精度的影响。结果表明,导弹尾焰和幅度起伏是导致雷达跟踪测量异常问题的主要原因。最后提出优化雷达布站点位、参数设置以及多站联合测量等应对策略,实现了雷达数据质量和整体参试效果的提升。

多频连续波雷达与角度-距离联合估计方法

频控阵(frequency diverse array)雷达存在角度和距离定位模糊的问题,基于频控阵与早期的多频连续波(multi-frequency continuous wave)雷达相同的测距原理,提出了改进的多频连续波雷达模型,通过采用相控阵接收的方式,克服了传统频控阵角度和距离定位模糊的问题.根据收发阵元数的不同,推导了四种配置下的信号模型,分析了多频连续波雷达相比传统频控阵可解耦角度与距离定位模糊的原因.新的多频连续波雷达实现定位的本质为三维多频估计问题,为此提出了一种基于迭代插值傅里叶系数(iterative interpolation Fourier coefficients)的角度-距离联合估计方法,理论分析了算法的性能.仿真结果验证了所提方案与算法的有效性.

基于二次相差法的多频连续波测距雷达仿真与研究

介绍了二次相差法测距的基本原理,并对二次相差法多频连续波测距体制在分离多目标的问题上进行了研究分析。通过对二次相差法测距性能进行了仿真分析,仿真结果表明,基于双频比相测距的二次相差法多篇连续波雷达,只能求解速度不同的目标的距离值,无法求解同速度不同距离目标的距离值。

多频噪声双基地MIMO雷达相参信号处理算法

多频噪声多输入多输出(MIMO)雷达各发射天线发射不同频率噪声信号,所以同一目标的不同频率回波有不同的多普勒频率。为了将各频率回波信号进行相参合成处理,充分发挥MIMO噪声雷达在目标检测性能上的优势。基于Keystone变换技术,提出一种适合多频噪声MIMO雷达的相参处理算法。所提算法对不同频率的回波信号进行重采样,即Keystone变换,使得不同频率的回波具有相同的多普勒频率,然后进行相参合成检测处理。

雷达测距系统中高精度相位测试方法的研究

针对雷达测距系统中对相位测量的高精度要求 ,本文介绍了一种高精度相位测量方法的原理 ,给出了具体的硬件实现方法 ,最后给出了测试结果 。