超宽带冲击信号在穿墙雷达的应用

论文摘要

超宽带雷达信号具有宽频带,高分辨率的优点,在探测目标和目标成像等许多领域具有广泛的应用前景。穿墙雷达可对固定障碍物后的目标进行定位和成像,在反恐战争、灾害救援、人质解救等方面有着巨大的潜力。因此本文将两者相结合,对超宽带穿墙雷达进行研究。本文首先对穿墙雷达的特点进行了分析,介绍了几种常用的雷达信号体制及其性能,其中主要研究了超宽带冲击信号,并根据电磁波的穿透特性,选择了合适的频带范围。然后根据穿墙雷达的工作原理,建立了回波信号模型,并对回波中的各个信号组成成分进行分析。根据回波信号中的各杂波成分不同的时域频域特性,采用不同的方法进行杂波滤除。由于杂波中的直耦波成分的能量强,对目标信号产生较大影响,因此本文主要研究了直耦波的去除,包括平均抵消法、主元分析法和横向滤波自适应抵消法。本文分析了三种滤波算法在超宽带穿墙雷达中的工作原理并分别进行了仿真,验证其有效性。最后,本文对滤除杂波后的目标进行成像研究,针对传统雷达体制,在相干成像方面研究了反向投影算法,非相干成像方面研究了基于三角定位技术的算法；针对新型雷达体制,研究了基于压缩感知的穿墙雷达成像算法。本文分析了成像算法的工作原理,进行仿真,并分析了参数估计误差对成像结果的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 超宽带雷达技术的研究
• 1.1.1 超宽带的定义
• 1.1.2 信号形式
• 1.2 穿墙雷达的发展和应用
• 1.3 本文的主要研究工作
• 2 超宽带冲击体制穿墙雷达的工作原理
• 2.1 穿墙雷达的工作原理
• 2.2 穿墙雷达的数据形式
• 2.3 面向应用的参数选择
• 2.3.1 超宽带穿墙雷达工作频率
• 2.3.2 宽带信号模型
• 2.3.3 超宽带冲击信号分析
• 2.4 本章小结
• 3 穿墙雷达的回波预处理
• 3.1 超宽带冲击穿墙雷达回波信号模型
• 3.2 穿墙雷达回波噪声抑制
• 3.3 超宽带穿墙雷达直耦波抑制
• 3.3.1 穿墙雷达直耦波分析
• 3.3.2 平均抵消法
• 3.3.3 主元分析去除法
• 3.3.4 横向滤波自适应抵消法
• 3.4 本章小结
• 4 穿墙雷达相干和非相干成像算法研究
• 4.1 穿墙雷达成像算法简介
• 4.2 反向投影算法
• 4.2.1 基本原理
• 4.2.2 反向投影算法的修正
• 4.2.3 仿真成像结果
• 4.2.4 参数估计误差的影响
• 4.3 非相干成像算法
• 4.3.1 自由空间定位方法
• 4.3.2 分辨率分析
• 4.3.3 简化模型
• 4.3.4 有墙体的定位与仿真
• 4.4 本章小结
• 5 基于压缩感知的穿墙雷达成像
• 5.1 压缩感知理论
• 5.2 穿墙雷达的压缩感知算法
• 5.3 仿真结果
• 5.4 本章小结
• 6 结束语
• 致谢
• 参考文献