基于MAPC-RISR的MIMO雷达距离——角度二维超分辨率成像算法

MIMO雷达作为一种新型的雷达体制,其成像兼具实时性和高分辨率的特点,为了充分发挥MIMO雷达在成像方面的优势,提出一种高分辨率的MIMO雷达成像算法.首先将MIMO雷达成像过程分为距离向脉冲压缩和方位向聚焦成像两个过程,采用多波形自适应脉冲压缩技术(MAPC)实现距离向脉冲压缩和发射波形分离,然后在MIMO雷达虚拟阵列端利用超分辨率空间谱估计方法(RISR)进行方位向聚焦成像,得到了观测区域的距离—角度二维高分辨率的成像结果.理论分析表明,与已有的MIMO雷达自适应成像算法相比,所提方法降低了算法复杂度,提高了运算效率.仿真实验验证了所提MIMO雷达成像算法的有效性与优越性.     

空间进动锥体目标窄带雷达成像算法

弹道中段目标成像技术是弹道导弹防御系统的核心技术．由于弹道导弹中段飞行过程中具有空间进动形式,宽带ISAR成像雷达无法利用统一的相位补偿函数进行相位补偿,导致成像结果的模糊．本文提出一种利用窄带雷达实现空间进动锥体目标成像的算法,算法采用高分辨时频分析技术获取进动目标散射中心多普勒历程;采用广义Radon变换理论,提取目标散射中心的时频多普勒曲线参数,在参数空间内实现目标散射中心的二维重构．暗室测量数据的试验结果表明,算法可有效实现对进动目标的窄带雷达成像．     

十字型阵列的互耦自校正算法

针对十字型阵列的互耦校正问题,提出一种信号源的二维角信息与互耦系数联合估计的互耦自校正算法,该方法对线阵内和线阵间的互耦同时进行校正.利用线阵内互耦矩阵及线阵间互耦矩阵的特性,构造重构矩阵,将耦合的二维角与互耦系数联合估计问题转化为级联估计问题,不需要校正源,避免了高维参数的非线性搜索.理论分析和仿真结果均表明,提出的方法可以很好地解决十字型阵列的互耦校正问题,信号的二维角和互耦系数的估计精度高,且计算量小.     

基于发射方向图合成的低PAPR宽带MIMO雷达波形设计

本文研究了单向和宽角度的宽带MIMO雷达发射方向图合成.首先构造了单一范数优化准则下单向发射方向图合成的统一框架,使得已有的一些方法可视为其特例.在此基础上,提出了一种基于单向发射方向图合成的波形设计方法,并考虑了设计的波形具有单模或低的峰均比(PAPR)特性;进而提出了一种混合范数的宽角度的发射方向图合成方法.本文将上述的方向图合成和波形设计问题转化成凸优化问题,然后利用公开的模型系统CVX求解.仿真结果表明,本文方法设计的单向方向图能有效地逼近了期望的方向图,也验证了合成波形满足期望的单模或PAPR约束;另外,仿真显示设计的宽角度的方向图在主瓣区域内逼近了期望主瓣响应,而将旁瓣峰值比控制在-40 dB以下.     

SIMO线阵列雷达对三维复杂目标电磁散射的仿真与立体重构

提出单输入多输出（SIMO,single input and multiple output）频率步进线阵列下视雷达对一复杂电大三维体目标的电磁散射数值模拟、成像、及其几何特征重构.下视聚束模式的线阵列频率步进雷达SIMO运动合成二维平面孔径,获取包含幅度与相位的散射矩阵;用双向射线解析跟踪方法（BART,bidirectional analytic ray tracing method）,数值模拟计算双站极化散射矩阵.通过距离徙动算法（RMA,range migration algorithm）获得三维分辨图像,实现三维目标几何特征的重构.计算个例给出了粗糙地面上坦克目标模型的散射、成像与重构.同时,又采用FEKO软件的物理光学（PO,physical optics）计算简单体目标散射场及其成像重构作为验证与比较,论证了本理论方法可行与准确高效的良好性能.     

基于密集采样成像算法的全芯片可制造性检查技术

分辨率增强技术(Resolution Enhancement Technology，RET)在集成电路制造中的应用使得光刻用掩模图形日趋复杂，而掩模制造成本和制备时间也随之增加．由于光刻工艺包含了一系列复杂的物理和化学过程，分辨率增强技术本身很难保证其输出结果的正确性，因此在制造之前，利用计算机对已经过处理的版图作可制造性验证变得十分必要．文中介绍了光刻建模、成像模拟和问题区域查找的算法，回顾和比较了当今流行的post-RET验证方法，并阐述了基于密集采样成像算法(Dense Silicon Imaging，DSI)的可制造性验证的必要性．并在密集采样成像算法的各个关键步骤提出了新的加速算法．在新算法的帮助之下，以往由于计算量太大而被认为不实用的基于密集采样成像的可制造性检查得到了实现．文章的最后部分给出了密集采样成像算法在实际中应用的例子和实验结果．     

基于混合非圆率信号的CESPRIT算法

根据信号常常为圆和非圆信号混合形成的这一情况,提出的做一种基于ESPRIT思想的CESPRIT算法。该算法对阵元接收数据取共轭,然后重组出新的接收数据矩阵,利用构造出的两个选择矩阵,将新接收数据矩阵在分割为两个特定子矩阵,并结合ESPRIT算法思想,对获取的两子阵间的旋转不变关系矩阵进行特征值分解。通过获得的特征值估计出信号DOA．仿真实验表明,与传统ESPRIT算法相比,该算法具有估计精度高,需要的快拍数少和处理的信号个数可大于阵元个数等优点。     

基于SIAR体制的单基地MIMO雷达方向综合及测角性能分析

针对同时辐射多载频的正交信号、收发天线稀布且不共用的单基地MIMO雷达,以及在低仰角目标回波存在多径现象的情况下,提出一种基于SIAR体制的单基地MIMO雷达的方向综合方法,即综合利用MIMO的发射天线和接收天线孔径,在方位和俯仰两维数字波束形成（DBF）;并结合多载频工作的MIMO雷达,研究了基于多径相干信号分离的面阵广义MUSIC算法．该方法将发射天线、接收天线的相位延迟同时补偿,在接收端对发射波束进行两维方向综合,提高了雷达的角分辨力和测角精度;并通过降维处理减少了运算量．最后给出了多径情况下,单基地MIMO雷达方位、俯仰二维角度估计的克拉美·罗界（CRB）．计算机仿真证实了该方法的有效性．     

窄带雷达自旋目标成像

在详细分析自旋目标窄带雷达回波特性的基础上,提出基于复数后向投影算法的自旋目标成像算法,由于该算法利用旋转散射点的相位进行匹配搜索成像,因此具有较高的分辨率以及成像效率.同时,本文分析了该算法的分辨率及其对雷达脉冲重复频率(PRF)的要求.若目标转速较高而系统PRF无法满足,则根据压缩感知理论以及自旋目标ISAR数据的稀疏性特点,建立了方位欠采样条件下的成像模型,并提出基于正交匹配追踪的自旋目标成像算法.不同条件下的仿真结果验证了算法的有效性.     

互耦条件下双基地MIMO雷达的收发角度估计

阵元互耦的存在会使双基地MIMO雷达多目标定位算法的性能恶化．利用发射和接收互耦矩阵的带状、对称Toeplitz性质,提出了一种基于ESPRIT的双基地MIMO雷达收发角度算法,并针对现有参数配对算法中存在参量兼并的问题,给出了一种改进的自动配对算法．仿真结果表明：在存有相同发射角／接收角时,本文算法仍能有效实现多目标定位,无需进行谱峰搜索和额外的目标配对;本文算法对互耦系数自由度和扰动误差的稳健性优于MUSIC-like算法,并且具有更高的估计精度．此外,还推导了确定信号模型下收发角和互耦系数的CRB（Cramer—Raobound）．     

基于二维Chirp-Z变换的前视FMCW雷达成像新方法

机载前视成像作为一种全新的成像雷达工作模式,与调频连续波技术的结合有着诸多的优势.本文以"一发多收"系统为研究对象,根据其成像几何模型给出了基于调频连续波的前视雷达回波信号表达式,利用双基等效单基原理,将回波信号等效为"自发自收"系统时的情况,同时分析了载机在发射信号和接收信号过程中连续运动带来的影响–产生多普勒频移,以及对其近似补偿方法.在此基础上,本文提出了一种针对调频连续波前视雷达成像的基于二维Chirp-Z变换变标的成像算法,给出了算法的完整推导过程和各补偿因子的表达式,整个算法只包含Fourier变换和复乘操作,不涉及插值,易于工程实现.最后仿真数据处理结果验证了本文分析的正确性和算法的有效性.     

多视观测下雷达转台目标成像的关键参数估计

转台目标模型是逆合成孔径雷达等高分辨率雷达成像系统的基本模型,联合利用多视角观测数据可有效提高转台目标的成像分辨率.针对目标转速、多观测视角差等先验条件未知的转台目标观测情形,文中提出一种基于距离多普勒图像域散射中心位置提取的目标转速、等效旋转中心及各次观测视角差的顺序估计方法.进而,结合卷积逆投影(CBP)算法,形成雷达转台目标高分辨率融合成像的完整方案,取得了优于单视角观测的成像分辨率.同时,分析了参数估计方法的性能及影响性能的若干因素,并通过Monte Carlo仿真验证了性能分析结果.最后,数值实验结果进一步验证了所提供参数估计方法的有效性.     

基于ARM和FPGA的雷达伺服控制器设计

高性能雷达伺服控制器是雷迭设计中的一个重要问题。在这篇文章中,采用ARM＋FPGA结构设计了一种高性能的雷达伺服控制器,设计了ARM的最小系统,在这基础上添加了必要的外围设备,包括UART、USB和以太网通信等构成能在上位机的控制下工作的嵌入式系统,简化硬件和软件设计,充分利用FPGA的硬件连接方式和ARM强大的运算和管理能力,使ARM和FPGA二者的优点相结合,兼顾速度和灵活性。实现模糊神经网络PID控制算法。实验仿真表明：该控制算法对系统具有良好的控制效果,在系统的动静态性能和鲁棒性均优于常规PID控制.     

基于CCII的一种双采样保持电路的研究与设计

本文设计了一种高性能双采样保持（DSH）电路,在165V的电源电压下,其性能满足12位精度、200MS／s转换速率的流水线型ADC的要求。设计中采用了轨到轨自偏置第二代电流传输器（CCII）提高了S／H电路的可靠性和线性度;采用双采样结构,使得在同样性能的CCII条件下,采样速率成倍提高;对于大带宽自偏置CCII,采用了两个电流跟随器降低了端口的寄生电阻。DSH电路的采样电压幅度达到2V,对于输入为20MHZ的正弦波,测得其平台稳定精度为89μV,平台稳定时间为1．05ns,噪声失真比（SNDR）达到了84dB,满足12位ADC的要求,整个电路的功耗约为3．41mW。     

基于贝叶斯理论的多载频SIAR雷达频率分集角度测量

SIAR雷达采用多载频正交发射、多天线接收模型,通过频率分集处理,其接收回波经过变换等效为非均匀空域采样信号,常规傅里叶变换处理得到的目标谱分析会出现较大的旁瓣效应,文中先对接收天线位置进行预排序处理,之后通过贝叶斯后验概率分布准则,采用l2范数对目标功率谱进行加权约束,进而获得空间均匀采样阵列回波.仿真试验给出了目标在不同SNR、不同外推阵列个数及不同仰角下的谱分析,仿真结果有效验证了SIAR雷达在高分辨角度测量等方面的优势.     

机载与星载雷达的电波传播大气折射修正

讨论了球面分层（水平均匀）大气层（含低层大气与电离层）机载与星载雷达的电波传播大气折射修正.首先利用射线最低点附近的折射指数剖面作为球面分层大气的折射指数剖面求得雷达的临界视在俯角与射线近地点,并给出了考虑折射的雷达视线距离严格表达式.其次判断待修正的大气折射属于何种情况,并利用射线描迹法对所有12种大气折射情况进行了定位修正.最后进行了测速修正.     

射线半影成像与大面积源区中子成像实验系统理论模拟评估

阐述射线半影成像条件与重建基本原理, 推导其数学解析表达式; 建立系统蒙多卡罗数字模型; 获得源区中两离散单元点的系统响应函数(点扩散函数), 验证考核了系统空不变特性; 利用数学解析卷积和模拟实验两种方法, 分别获得源区中4个单元点的“半影图像”, 用同一滤波重建方法分别对两种不同途径获得的4点半影图像进行恢复重建, 得到相同的结果, 揭示了射线半影图像的编码实质; 通过MCNP模拟计算, 获得了整个源区面在闪烁光纤阵列相面上的中子半影图像, 应用改进型维纳滤波方法重建反演获得了源区中子通量分布图像, 与预置的中子源区图像进行了分析比较, 从原理上验证了系统中子半影成像实验的可行性, 以及改进重建算法的可靠性.     

二次分配问题的骨架分析与算法设计

骨架分析是近年来NP-难解问题研究的热点，对于衡量问题的相变、难度及算法设计具有重要意义．骨架的理论分析及在算法设计方面的应用还处于起步阶段，从QAP问题入手，对QAP骨架进行了理论分析，证明寻找QAP问题的骨架属于NP．难解问题，不存在多项式时间的算法可以保证得到QAP问题的骨架，为局部最优解交叉来获得近似骨架提供了合理性解释，在此基础上，利用偏移实例构造方法，提出了基于偏移实例的近似骨架算法．其基本思想是：首先为QAP实例构造偏移实例，其最优解恰是原QAP实例的一个全局最优解；然后利用现有算法求得新实例的多个局部最优解，通过对局部最优解求交得到近似骨架；将近似骨架固定以得到规模更小的搜索空间，最后在新空间上求解，拓广了骨架理论研究的范围，所提出的算法为NP-难解问题的通用算法设计提供了一种新思路。     

四点画圆算法的研究与实现

为了满足图形显示设备的效率要求,针对画圆这一基本的作图问题,介绍了一种新的快速画圆算法——四点画圆算法。该算法通过分析Bresenham算法画圆各点之间的相关性,构造出一个新的判决式,一次判断可以画四个点,相对常规画圆算法,大大减少了循环次数。通过优化该判决式,画圆速度得到进一步提升。同时,分别在SOPC上编程各算法,验证其效率。实验结果表明,此算法相对于其他画圆算法有明显的速度优势。     

数字电视条件接收系统的加扰算法芯片设计

简要介绍了DVB数字视频广播条件接收系统中通用加扰算法的原理。基于Altera公司StratixⅡ系列的FPGA,底层各模块采用硬件描述语言(Verilog HDL)进行描述,顶层采用原理图设计的方式,设计出采用DVB通用加扰算法的加扰器。利用Quar-tus Ⅱ7.2进行编译、仿真,从对编译及各模块的仿真结果分析,块加密模块与流加密模块的最高时钟频率分别达到229.89MHz与331.27MHz,达到了设计要求。最后在FPGA上测试表明:本设计可以应用于实际TS流的加扰。