UWB信号的穿墙传播特性研究

超宽带信号的穿墙传播特性研究是决定穿墙成像成功的关键因素.文中利用时域有限差分方法仿真模拟了超宽带穿墙雷达成像场景,分析了墙体作用对目标散射信号的影响,仿真结果验证了超宽带信号在穿墙过程中经历了时间的延迟、信号的衰减以及波形的失真.此外,定性讨论了超宽带信号中心频率、接收天线采样位置、墙体材料以及厚度和目标信息对接收天线处提取的目标散射信号的影响.     

基于子空间投影SVD的MIMO穿墙雷达杂波抑制方法

在穿墙雷达成像中,墙体的强反射信号会干扰墙后目标的成像与检测,甚至湮没临近墙体的目标.传统的空域滤波法从回波幅值出发,通过空间域线性滤波实现对墙体杂波的抑制.然而,该方法在墙体与目标临近的情况下效果较差,且不适用于MIMO穿墙雷达.本文针对超宽带MIMO穿墙雷达成像过程中墙体杂波抑制问题,提出了一种基于子空间投影的奇异值分解方法,该方法从信号回波的特征出发,通过回波信号矩阵最主要的一个或几个奇异值成分确定墙杂波子空间,再利用正交子空间投影去除回波信号中的墙杂波成分.MATLAB仿真结果表明,提出的墙体杂波抑制方法在消除墙体杂波对目标成像结果的影响方面效果更佳,还能消减随机噪声等弱干扰杂波,抑制多目标探测中的虚假成像,改善成像质量,实现目标的精确成像.     

亚波长孔阵透射增强特性的FDTD数值仿真

 推导出了一种基于有损耗的Drude色散媒质模型的三维时域有限差分法（FDTD）.用该方法对金属亚波长圆形周期孔阵的透射增强特性进行了研究.数值仿真计算了金属板厚度、孔的大小、基底介质、孔中填充不同折射率的介质和孔阵的周期等对孔阵透射率的影响.数值计算结果表明,亚波长孔阵的透射系数随孔的变大而增大,随孔阵周期的变大而减小,在金属前后介质匹配时最大,孔中填充高折射率的介质可以增强透射能力.     

墙体中金属细导体目标的电磁散射特性研究

建立了建筑物墙体结构探测雷达的物理模型,提出了一种墙体中金属细导体目标散射的偶极子源计算方法,利用分层介质中偶极子公式结合边界条件和矩量法得到了墙体中金属细导体在墙外任一点的散射场强度,并将计算结果与时域有限差分数值模拟结果进行了比较,结果表明该方法能够实现对墙体中金属细导体目标散射场的快速计算和分析,可以为墙体结构探测雷达成像和电磁学反演方法提供一种快速算法.     

膛壁测温传感器的动态响应特性

该文给出一种用于测量枪炮膛壁温度的表面温度传感器，介绍其结构和工作机理．利用热传导理论建立数学模型、用有限差分法刘几种典型情况进行了数值计算．给出动态响应特性的一些仿真结果。对专门设计的表面温度传感器，用脉冲激光加热方法进行了实验研究，给出初步的实验结果，这些结果与数值计算结果相符合。研究结果为这类表面温度传感器的设计和使用提供理论依据。     

基于TMS320C6x的调频步进雷达数字信号处理机

研究利用步进频结合调频子脉冲信号体制实现雷达的距离高分辨力。首先从理论上分析该信号的信号处理算法,然后通过仿真验证其处理算法的可实现性。在硬件设计的基础上,通过仿真分析ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１的有限字长效应对调频步进雷达信号处理机的影响,利用ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１实现了步进频结合调频子脉冲信号的压缩处理,并提出了有限字长效应的解决方案。利用步进频结合调频子脉冲信号体制,可以实现雷达的距离分辨力的Ｎ倍     

基于GPRMAX的探地雷达图像正演模拟

利用基于时间域有限差分法模拟软件GprMax软件进行探地雷达地质图像的模拟过程,并模拟了二维和三维的探地雷达模型。     

有限差分方法求任意形状势垒的透射系数

本文介绍了如何利用有限差分数值计算方法求任意形状的势垒的透射系数,并利用该方法得到了方形势垒的透射系数,然后同严格解析方法得到的结果比较,发现二者基本一样,从而说明有限差分数值计算方法求透射系数的正确性及有效性。     

FDTD/MOMTD混合方法在探地雷达散射问题中的应用

为了分析和研究探地雷达的地下散射问题,构建了时域有限差分法和时域矩量法相结合的混合方法,并采用该混合方法进行仿真,当散射良导体距离地面高度不同时,计算得出探地雷达接收天线中心馈电点的电流波形,通过定性和定量分析证明该混合方法所得的结果的正确性.     

探地雷达的正演模拟及有限差分波动方程偏移处理

利用麦克斯韦方程和有限差分法, 推导出雷达波的二维有限差分正演方程组, 并运用该正演方程对＂V＂字形地电模型和同一斜面上的5个圆的地电模型进行正演合成, 得到其相应的正演合成剖面;把该正演合成的剖面与实际模型相比, 得出正演合成图与实际模型的示意图在形状上有一定的差别, 这是剖面中异常点处的绕射波所致;为了提高雷达资料的解释精度, 对正演合成的雷达剖面进行后处理, 运用雷达上行波反向外推有限差分偏移法, 对2个正演合成的雷达剖面进行偏移处理, 通过对比偏移处理前后的雷达正演剖面, 采用有限差分偏移法能使雷达正演剖面中的反射波归位, 绕射波收敛, 从而大大提高了雷达正演剖面的分辨率, 有利于探地雷达剖面的地质解释和验证偏移方法的有效性.     

节能墙体空心砌块热阻特性的研究

利用有限差分法求解新型节能墙体砌块的三维温度场，将空气间层的热阻以导热、对流、辐射3种形式一一进行了计算，得到间层的热阻。进而采用电算法求出砌块的热阻，使得计算结果能精确地反映墙体砌块的热工性能。     

基于MTL法的平面波穿透墙体传输特性研究

在现有模式传输线(MTL)法的基础上,提出更为一般化的墙体建模模型,并讨论了横磁波(TM)模式下墙体对电磁波透射系数和反射系数的影响,最后结合逼近法对钢筋混凝土墙体结构进行了分析和仿真.理论分析和仿真结果表明,所提出的基于MTL法的一般化墙体建模正确有效.     

频域积累与EMD去噪结合的微动信号检测算法

 超宽带生命探测雷达具有穿透能力强、距离分辨率高、抗干扰能力强等诸多优点,在防暴、救援、反恐等领域有很高的使用价值。由于穿墙生命探测雷达回波信号具有杂波干扰严重,且生命信号与背景噪声相互交叠等特点,利用传统数字滤波方法无法有效检测人体微动信号。针对此问题,本文提出一种利用频域积累与经验模态分解（EMD）相结合的人体微动信号检测算法,利用频域积累提高回波信号的信噪比,利用EMD 方法进行进一步的去噪处理。该算法不仅具有频域积累可以有效提高信噪比的优点,而且具有EMD 方法自适应分解信号的能力。同时,它克服了在低信噪比情况下,频域积累实时性不强,以及EMD 方法不能有效去除杂波的缺点。仿真和实验证明,该算法既可以有效提高雷达回波信号的信噪比,又可以改善单纯使用频域积累实时性不强的缺点,利用该算法对雷达回波信号进行处理可以准确快速地检测出人体的呼吸频率,是一种很好的穿墙雷达微弱信号检测新方法。     

基于探地雷达的水库坝基渗漏正演模拟

水库坝基渗水将带来溃堤的风险,造成水资源浪费及生命财产的损失,针对现有技术无法确定坝体渗水洞坐标的实际情况,提出采用探地雷达对坝体进行日常检测。利用时域有限差分法(FDTD)对在二维空间进行FDTD按照Yee氏网格离散处理的原理,得到其电磁分布方程,基于水库坝基的实际构造,建立了空气层、混凝土层、黏土层及两个渗水洞的理想模型,并依据理想模型建立了带有石灰岩干扰点的混凝土层干扰模型。利用MATLAB实现系统架构,并进行正演模拟。结果显示:探地雷达可以用于较深目标体探测,通过改变探地雷达电磁波中心频率,并对比50,100和200MHz三种频率雷达电磁波的检测频谱,又对带干扰模型进行了模拟,验证了100MHz频率雷达电磁波,用于复杂地形的检测效果更优。     

基于9223模块超宽带雷达回波信号实时采集系统的设计与实现

针对超宽带探测雷达回波的采集要求,设计了一种基于9223采集模块的回波信号中频信号采集系统.该系统将穿墙雷达回波信号与本振信号进行混频处理获取可直接采样的中频信号,由计算机控制9223采集模块完成了四通道回波信号同步采集并经以太网传输至计算机;依据数据采样流程,系统给出了混凝土墙体(墙体厚度12cm)后面1米处、2米处目标回波信号.实验结果表明,该采集系统有效避免了超宽带穿墙雷达直接采样的实施难度,回波信号能有效分辨目标对应峰值,满足了超宽带数据采集系统的需求.     

基于OFDM调制的测井电缆信道预均衡研究

根据七芯铠装测井电缆的模型,利用时域有限差分法计算以模式7传输时信道的衰减特性。建立正交频分复用(OFDM)通信仿真系统模型,该系统可以有效地克服信道时延扩展和频率选择性衰落对数据传输的影响,现已广泛应用到测井设备的高速通信中。针对测井电缆信道的频率特性,在发送端引入一个预均衡器,适当地调整发射端各个子载波的发射功率,提高了接收端的信噪比,减小了误码率。用Matlab进行仿真,并验证了该结论。该预均衡器实现方便,应用前景广阔。     

强流金属离子注入分布的模拟计算

给出了一个计算强束流离子注入下杂质浓度分布的数学模型.利用有限差分法,给出了该模型的数值解及计算程序.用该程序对Mo,W等注入离子的浓度分布进行了数值计算,给出了部分结果并同实验结果进行了比较.     

旋转对称金属目标上凹槽中填充材料对电磁散射影响的分析

利用各向异性时域有限差分法(FDTD)分析填充不同介质凹槽的金属目标的电磁散射。就具有旋转对称特性的典型目标模型,详细计算分析了在凹槽中填充不同材料对其电磁散射特性的影响,计算结果显示在目标的特定部位上开适当宽度和深度的槽并填充负单轴各向异性介质能显著降低目标的后向雷达散射截面(RCS)。     

船舶交通管理系统模拟器雷达信号源的设计

介绍基于PC机的雷达信号源的设计，该信号源利用程序产生雷达运动目标，并可对运动目标进行操纵和编辑，通过接口电路将运动目标的数据转换为雷达信号，包括触发脉冲、方位脉冲、正北标志及视频脉冲信号，触发脉冲周期和方位脉冲个数可通过程序，触发脉冲、正北标志脉冲及视频脉冲宽度可以调整，极性可以选择，利用FIFO（先进先出移位寄存器）做为接口板的目标数据存储器，使得接口电路大大简化。该信号源可以为船舶交通管理系统模拟器和ARPA模型器提供运动目标。     

一种节约内存的局部一维减缩时域有限差分方法

为了提高电大尺寸目标电磁计算效率,提出了一种用于克服时域有限差分算法稳定条件限制、降低计算所需内存的新方法。证明了即使在无源区域,局部一维时域有限差分法所给出的电磁场量不满足零散度关系,并推导了该散度关系的具体表达式。基于该非零散度关系和麦克斯韦旋度方程,将三维局部一维时域有限差分法与减缩时域有限差分法相结合,从而得到三维的局部一维减缩时域有限差分法。通过仿真计算证明该方法与LOD-FDTD方法的计算结果一致,具有良好的计算稳定性。