基于小波理论的超宽带雷达信号处理的研究

论文摘要

超宽带雷达是指相对工作带宽大于或等于其中心频率20%的雷达,是一种新的雷达体制,它具有高的距离分辨率、低截获概率、抗干扰、反隐身、抗多径和特有的穿透力等常规雷达难以比拟的优点。我国自20世纪80年代开始研究超宽带技术,自21世纪初开始引进超宽带探地雷达系统,就其总体研究水平而言,大多数研究机构仍然处于实验研究和理论研究阶段。在信号处理领域内,傅里叶变换是主要的信号处理工具,一直处于霸主地位;小波变换是傅里叶变换的发展,近年来越来越多地应用于信号处理领域。本文根据超宽带雷达信号的特点,研究了基于小波理论的超宽带雷达信号处理方面的两个问题:即基于小波的二通道信号采样系统以降低超宽带信号的采样率要求,和基于小波的信号去噪算法以提高信噪比,即提高信号检测概率。首先,超宽带雷达信号在时域表现为持续时间极短的窄脉冲,在频域则占据极宽的带宽,给信号采集带来困难,往往超出了现有ADC器件的能力范围。为了降低采样率要求,本文使用小波方法构建了一个二通道采样系统,将信号变换到小波域,通过构建分解正交镜像滤波器组,将信号的频带一分为二,然后再通过对应的重构滤波器组,将信号有效的重构出来。其次,超宽带雷达回波信号具备微弱、时变等特征,信号检测难度增加。为了提高信号的检测概率,本文使用小波方法,对带噪回波信号进行去噪处理,利用小波良好的时频域细节分析能力,对小波域的信号系数和噪声系数进行研究,使用阈值去噪方法抑制噪声,并对结果量化分析。最后,采用理论推导和软件仿真的方式得到相应的结论:小波方法构建的正交镜像滤波器组可以达到降低采样率的目的;小波阈值去噪可以有效地提高了信噪比,达到抑制噪声,提高检测概率的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 超宽带冲激雷达基本理论
• 2.1 系统的基本结构
• 2.2 超宽带雷达探测原理
• 2.2.1 雷达方程
• 2.2.2 距离模糊函数
• 2.2.3 目标参数测量原理
• 2.3 冲激信号的解析
• 2.4 目标回波建模
• 2.4.1 发射信号
• 2.4.2 建模影响因素
• 2.4.3 回波数学模型的建立
• 2.5 本章小结
• 第3章 小波分析理论及其应用
• 3.1 小波基础理论
• 3.2 小波与信号处理
• 3.2.1 小波的理论来源
• 3.2.2 小波在信号处理中的应用
• 3.2.3 小波在雷达信号处理中的应用
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于小波的超宽带雷达信号处理
• 4.1 基于小波的二通道数据采集滤波器组设计
• 4.1.1 二通道采样系统
• 4.1.2 基于Daubechies 小波的二通道采样系统
• 4.2 基于小波的超宽带雷达信号特征分析
• 4.3 基于小波的超宽带雷达信号去噪分析
• 4.3.1 小波去噪的原理分析
• 4.3.2 基于小波的超宽带雷达信号去噪仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 利用小波处理UWB 雷达信号的优势和缺点
• 5.2 UWB 雷达信号处理发展前景
• 5.3 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 详细摘要
• Abstract