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超宽带雷达信号处理及成像方法研究

作　者: 陈洁
导　师: 方广有；李芳
学　校: 中国科学院研究生院（电子学研究所）
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 超宽带雷达 探地雷达 穿墙雷达 杂波抑制 层位追踪 相干成像方法 非相干成像方法
分类号: TN957.51
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 854次
引　用: 10次
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内容摘要


超宽带雷达作为一种新的探测技术，已日益受到广泛关注。由于超宽带雷达发射信号的频带极宽，使其在目标识别、探测隐蔽目标和目标成像等领域显示了巨大的潜力。本文涉及超宽带雷达的两个主要应用：探地雷达和穿墙雷达，主要研究探地雷达的信号处理技术及穿墙雷达的成像方法，取得了以下成果：(1)研究了探地雷达杂波抑制方法，提出指数滑动平均杂波抑制方法；在卡尔曼滤波杂波抑制方法的基础上，提出多模型卡尔曼杂波抑制方法，将杂波估计、目标探测和目标．杂波分离作为相互影响的过程来处理，通过各模型的条件概率进行目标检测。(2)研究了探地雷达层位追踪方法，对常用的相关层位追踪方法提出改进；从层位反射信号的特点出发，提出了基于Canny图像边缘检测的层位追踪方法。(3)研究了穿墙雷达相干成像方法，在电磁波穿墙传播折射模型的基础上，通过解析的方法计算电磁波的传播时间，对后向投影算法进行修正。从波束形成的角度分析了相干成像方法的方位向分辨率。并用时域有限差分方法给出了仿真结果，定性研究了墙体的厚度和介电常数等参数估计误差对成像的影响。(4)研究了穿墙雷达非相干成像方法，采用一发二收的天线组合形式，在无墙体和有墙体两种情况下，通过计算确定目标的二维空间位置。分析了系统的分辨率，定性研究了天线间距、目标距离对方位向分辨率的影响，并用时域有限差分方法给出了目标定位的仿真结果。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-29
  1.1 超宽带定义  11
  1.2 超宽带雷达的特性及应用  11-12
  1.3 探地雷达简介  12-23
    1.3.1 研究背景及意义  12-14
    1.3.2 研究概况  14
    1.3.3 基本原理  14-23
  1.4 穿墙雷达简介  23-26
    1.4.1 研究背景  23
    1.4.2 研究概况  23-24
    1.4.3 成像方法  24-25
    1.4.4 穿透性能  25-26
  1.5 本文的主要工作及内容安排  26-29
第二章 探地雷达杂波抑制方法研究  29-45
  2.1 引言  29-30
  2.2 均值杂波抑制方法  30-34
  2.3 指数滑动平均杂波抑制方法  34-35
  2.4 基于多模型卡尔曼滤波的杂波抑制方法  35-44
    2.4.1 卡尔曼滤波递推方程  35-37
    2.4.2 用于杂波抑制的卡尔曼滤波模型  37-40
    2.4.3 目标检测  40-41
    2.4.4 杂波自适应  41
    2.4.5 实测数据处理  41-44
  2.5 本章小结  44-45
第三章 探地雷达层位追踪方法研究  45-59
  3.1 引言  45-46
  3.2 相关层位追踪方法  46-50
  3.3 基于边缘检测的层位追踪方法  50-57
    3.3.1 预处理  50-51
    3.3.2 边缘检测  51-54
    3.3.3 边缘连接  54-57
  3.4 本章小结  57-59
第四章 穿墙雷达相干成像方法研究  59-85
  4.1 引言  59-60
  4.2 后向投影算法  60-65
    4.2.1 基本原理  60-62
    4.2.2 后向投影算法实现  62-64
    4.2.3 图像滤波  64-65
  4.3 修正的后向投影算法  65-68
  4.4 方位向分辨率分析  68-73
  4.5 仿真实验与讨论  73-84
    4.5.1 FDTD模型  73-74
    4.5.2 成像结果  74-79
    4.5.3 参数估计误差对成像的影响  79-84
  4.6 本章小结  84-85
第五章 穿墙雷达非相干成像方法研究  85-99
  5.1 引言  85
  5.2 常用的定位方法  85-90
    5.2.1 (T/R)~3型定位方法  85-87
    5.2.2 T/R-R~2型定位方法  87-88
    5.2.3 T-R~3型定位方法  88-90
    5.2.4 定位误差分析  90
  5.3 一发二收定位方法  90-93
    5.3.1 无墙体情况下的目标定位  91-92
    5.3.2 有墙体情况下的目标定位  92-93
  5.4 分辨率分析  93-96
  5.5 仿真实验  96-97
  5.6 本章小结  97-99
第六章 结束语  99-101
  6.1 全文总结  99-100
  6.2 下一步工作展望  100-101
附录A  101-105
参考文献  105-115
攻读博士学位期间发表的论文  115-117
致谢  117

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 雷达信号检测处理
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