基于块目标的频率步进连续波探地雷达压缩感知重建算法

压缩感知理论对于解决频率步进连续波探地雷达信号处理过程中存在的采样速率高、存储数据量大、信号处理时间长等问题具有重要意义.针对雷达探测中块目标物体在探测区域不满足稀疏性的问题,提出一种适合块目标的压缩感知重构模型.利用某些稀疏正交基对块目标进行稀疏化处理使其满足稀疏性,将字典矩阵与稀疏矩阵结合形成适用于块目标物体的新观测矩阵,再通过压缩感知凸优化算法求解稀疏化系数,最后把该系数通过稀疏变换得到块目标的反射系数.通过实验仿真验证该方法的可行性,与未稀疏化处理的压缩感知重构模型相比具有更高的精度和分辨率.

步进频率连续波前视探地雷达的研究

研制了一种步进频率连续波探地雷达系统,能对载体前方较大范围浅地表穿透实时二维成像。该系统采用双发射天线和接收天线的组合线阵接收方位回波,将接收天线数量降低一半;利用分频段多级均衡校正、设置参考通道、数字中频接收等方案保证系统具有良好的幅频、相频特性;利用中频耦合对消方案抑制收发耦合;利用快速双站后向投影算法进行合成孔径成像。试验表明,系统可实现浅地表穿透成像探测。

步进频率连续波探地雷达数字信号处理机

设计实现了一种超宽带步进频率连续波探地雷达数字信号处理机。处理机以TS201芯片为处理核心,采用了分布式存储和独立总线结构,利用link口实现处理器间和板间高速数据交换。基于处理板结构设计实现了信号处理算法流程。该步进频率探地雷达信号处理从流程上划分为数据整合与回波预处理、合成孔径成像、图像增强与杂波抑制和跟踪检测四个模块,可实时输出雷达图像和检测结果。该处理机成功地应用于某探地雷达系统,运行稳定。

步进频率连续波探地雷达耦合信号的抑制

步进频率连续波是探地雷达常用波形之一,该体制雷达存在的一个严重问题是发射信号直接耦合到接收天线,降低接收机灵敏度,导致接收机前端饱和甚至损坏。针对步进频率连续波体制探地雷达,采用通过收发天线设计降低耦合信号,保证其不会导致接收系统饱和,再在中频数字域进行对消的耦合抑制方案,详细分析了其工程实现流程和应用条件,给出了某步进频率连续波合成孔径探地雷达耦合波对消前后的雷达图像,说明了耦合对消方法的有效性。该方法在某探地雷达中获得实际应用,工作稳定可靠。

频率步进连续波雷达双频电磁辐射假目标特征分析

在装备复杂电磁环境适应性评估的需求下,为掌握双频电磁辐射对雷达的假目标干扰规律,以频率步进连续波雷达为研究对象,基于理论分析与效应试验,分析了雷达在单频电磁辐射、双频电磁辐射干扰下产生的假目标的波形特征以及出现位置规律。结果表明,单频电磁辐射可使受试雷达产生单个“山丘”状假目标,其出现位置随机;双频电磁辐射在不发生互调干扰的情形下,可使受试雷达产生两个“山丘”状假目标,两者位置随机,但距离差与双频干扰信号的频差有关;二阶互调干扰信号可使受试雷达产生单个“尖峰”状假目标,其位置与互调频差有关。

Extend Prony算法在提高步进扫频连续波探地雷达分辨率中的应用

本文研究了ExtendProny方法在提高步进扫频探地雷达分辨率、提取目标距离信息中的应用.结合扫频雷达回波信号的特点,对Prony算法处理步骤和改进措施进行了重点阐述,并利用实测数据对算法有效性进行检验,对不同探测目标、有无噪声干扰情况下算法的鲁棒性给出评价.最后对该算法在目标自动识别中的应用潜力给予了说明.

带内双频电磁辐射对频率步进连续波雷达的虚警干扰规律

为掌握带内双频电磁辐射对雷达的虚警干扰规律,以频率步进连续波雷达为研究对象,基于理论分析与效应试验,研究了虚警目标的电平变化规律、波形特征以及出现位置规律。结果表明:受试雷达在带内双频电磁辐射作用下,不考虑互调干扰时,至多产生两个位置随机的“山丘型”虚警目标,两者距离差与双频干扰频差有关。双频干扰中两分量互相压制,即当任一干扰分量强度恒定时,随着另一个分量的增强,前者形成的虚警目标电平缓慢下降,最终降速基本恒定,而后者形成虚警目标电平逐渐升高,直至电平恒定;若双频干扰信号两分量同比例增强,则两个虚警目标电平均在初期近似线性上升,而后增速逐渐降低至零。

编码步进调频连续波信号在汽车防撞雷达中的应用

本文提出了一种用于毫米波汽车防撞雷达的编码步进调频连续波信号 .这种新的发射信号具有距离高分辨率特性和良好的抗干扰能力 .本文还提出了一种用于多目标环境中的试凑逼近检测算法并通过计算机仿真证明了该算法可以有效地去除虚警 .最后 ,对信号波形的优化进行了研究并给出了仿真结果 .

压缩感知理论在频率步进探地雷达偏移成像中的应用

该文针对频率步进探地雷达的具体工作过程,利用目标成像空间的稀疏性提出了一种基于压缩感知理论的频率步进探地雷达偏移成像算法,成像过程中首先采用杂波抑制方法在频率域去除直达波,同时利用交叉验证算法来估计成像过程中的正则化参数,最后基于稀疏约束最优化方法实现对地下目标成像,仿真和实验数据表明了该算法的可行性和有效性。

基于压缩感知的频率步进探地雷达成像算法

与时域无载频脉冲体制的探地雷达技术相比,频率步进探地雷达(stepped-frequency ground penetratingradar,SFGPR)具有较多优越性,但由于其工作频率是以阶梯方式步进,导致成像速度较慢。提出了一种基于压缩感知(compressive sensing,CS)的频率步进探地雷达成像算法。实验结果表明,基于CS理论构建的CS-SFGPR系统具有数据采集时间短、成像速度快等特点。

频率步进探地雷达系统小型化的设计与实现

与时域无载频脉冲体制的探地雷达相比,频率步进探地雷达在探测性能上具有较多的优越性。本文介绍了一种小型化、低成本的频率步进探地雷达系统设计方案。系统发射机基于数字频率合成技术实现超宽带步进频率信号,接收机采用单通道零差式接收技术,通过对实测数据的分析表明该系统设计是有效可行的。

频率步进探地雷达及其在地雷探测中的应用

频率步进方法是探地雷达技术的工作体制之一 ,与时域无载频脉冲体制的探地雷达技术相比 ,在探测性能上具有较多的优越性 .本文在简述其工作原理的基础上 ,介绍了作者研制的一种频率步进探地雷达系统 ,该系统主要用于对地雷目标进行三维成像探测 .在研制该雷达系统过程中 ,对已有的反对称Vivaldi天线提出了改进设计 .实验测量结果表明 ,本文研制的反对称Vivaldi天线与传统的同类天线相比 ,性能更加优越 .同时 ,为了得到更加清晰的地雷图像 ,本文还分别引入了f k偏移成像方法和合成孔经雷达 (SAR)处理技术对雷达探测信号进行处理 ,得到了满意的结果 .探测实例表明 ,频率步进探地雷达系统能够实现对浅层地下地雷目标的高分辨率三维成像探测 .

频谱校正技术在频率步进探地雷达中的应用研究

频率步进方法是探地雷达的工作体制之一。由于地下介质在各个频点对电磁波的衰减程度不同,导致频率步进探地雷达中回波信号频谱已经严重变形。文中基于恒Q模型推导了当考虑地下介质衰减特性时回波频谱的表达式,提出采用频谱校正技术对回波谱白化后进行匹配滤波。仿真结果表明,该技术大大提高了距离像的主旁瓣抑制比和分辨率,提高了地下目标检测能力。

基于贝叶斯压缩感知的频率步进探地雷达成像算法

针对传统压缩感知频率步进探地雷达成像算法存在计算量大和对噪声和重建正则化参数敏感的问题,提出一种基于稀疏贝叶斯学习的贝叶斯压缩感知成像算法。该成像算法的核心通过稀疏贝叶斯线性回归模型中相关向量机的学习来实现对探测场景反射系数的重构。仿真结果表明,相比其他的经典算法,所提成像算法能够更好地利用了探测场景的统计先验信息,能够更好地兼顾重构精度和计算效率。

小波变换在频率步进雷达一维距离像中的应用

由于小波变换是一种局部细化分析,它能对短时信号做比较精细的分析,在高分辨、超宽带雷达信号处理方面具有广泛的应用前景。在频率步进雷达一维距离成像技术中,经典的傅里叶变换算法受到距离分辨率的限制,并且存在较高的副瓣电平。针对这一问题,本文提出将连续小波变换算法用于频率步进雷达的一维距离成像。该方法在保持高距离分辨率的同时,可有效降低回波信号的副瓣电平。

频率步进探地雷达的SAR成像处理方法

由于冲激脉冲探地雷达平均功率低,限制了其作用距离和探测深度,多用于近地表和浅低层探测。为了提高系统的作用距离和探测深度,常采用频率步进探地雷达。利用频率步进信号的大带宽和高平均功率的特点,不但可以提高作用距离和探测深度,而且成像分辨率可以大为改善。由于介质与空气的介电特性不一致,电磁波的传播路径和传播速度会发生相应的改变,常用的回波模型和合成孔径成像方法不再使用。本文推导出了频率步进探地雷达的回波信号模型,并结合SAR成像理论,针对地下目标探测的特点,提出了分层聚焦的SAR成像处理方法,取得了良好的效果。

频率步进探地雷达的校准研究

频率步进探地雷达等仪器的校准是提高仪器设备测量性能的重要手段,因此在雷达的制造与实际使用的过程中进行校准对其测量值的真实性与准确性的提高具有十分重要的意义。传统的对于频率步进探地雷达的校准研究只是在矢量网络分析仪和天线构成的简单结构上,并未真实的使用在实际的探地雷达中。根据单端口测量的误差结构模型,建立了频率步进探地雷达在实际测量时的误差模型,并对模型进行分析,并采用金属板作为校准标准对其进行校准。通过对比校准前后的雷达测量数据可以看出,经过校准后,频率步进探地雷达接收到的信号波形中目标反射物会更加明显和突出,并且接收信号中中的多次反射回波也被消除,有利于提高雷达系统的测量性能,在实际应用中具有重要的意义。

三维步进频率探地雷达在沥青层厚度检测中的应用

目前应用于道路沥青层厚度检测的探地雷达主要为1GHz以上的高频单通道天线,检测覆盖范围小,存在以线代面的问题。为了在兰州市市政道路工程竣工验收中实现沥青层厚度全覆盖无损检测,采用三维步进频率空耦探地雷达结合钻芯量厚验证其在沥青层厚度检测中的可靠性。文中通过分析步进频率探地雷达系统的工作原理和深度分辨率,并根据三维步进频率探地雷达的实验结果和验收实例,说明其适用于道路沥青层厚度检测,并具有直观、高效、分辨率高等特点。

步进频、脉冲和连续波SAR的对比研究

连续波和步进频SAR涌现了多种新的应用,研究与常规脉冲SAR的差异有助于掌握各自的优势与不足,为雷达成像的信号选择提供参考和依据。从三种SAR的发射信号出发,对回波信号进行了建模,根据三种信号脉内和脉间距离走动的不同,推导了距离向成像处理算法,并进行了分析和仿真。在此基础上,对比了三种SAR的距离、方位分辨率等成像性能和影响因素,从发射功率、作用距离、处理的数据量、结构特点和存在的问题上,说明了三种SAR的优缺点、适合的应用平台和领域。

基于频率步进法的沥青路面厚度和介电常数测量

针对三维探地雷达传统计算方法中直接取芯法和振幅全反射法存在代表性差、计算效率低等问题,文中对直接取芯和振幅全反射两种计算方法的优点与缺陷进行分析,结合三维探地雷达的电磁波在路面内部传播的几何关系,提出一种基于频率步进法(SFL)的计算模型。选取杭绍台高速公路K91+600~K101+700段开展沥青路面厚度和介电常数测试,比较不同方法的计算精度,以验证频率步进法计算模型的准确性。研究结果表明:频率步进法对于路面面层厚度和介电常数的测量误差分别为3.85%和4.69%,相对于振幅全反射法,路面厚度和介电常数测量误差分别降低6.37%和10.59%。频率步进法具有较高的检测精度,能为沥青路面厚度和介电常数测量提供新的计算途径。