门限设置对雷达数据质量的影响研究

天气雷达信号处理过程中,回波信号经谱矩估计得到反映气象目标信息的平均回波功率、平均径向速度和速度谱宽等信息参数,但是处理得到的回波数据中不仅包含有用回波数据,而且保留有地物杂波、系统噪声和失真回波数据等干扰回波,它们严重影响雷达数据质量。但是干扰回波和降水回波是有很明显的信号特征差异的,比如信号强度和信号相干性,根据这些特征参数可以有效识别干扰回波数据,选取信号特征差异比较明显的参数进行研究,通过设置门限阈值,对谱矩估计得到的基数据进行质量控制。实际处理结果表明,通过联合使用多种门限参数能够有效识别和滤除各种干扰回波数据,天气雷达基数据质量得到明显改善。     

一次大气波导过程天气雷达超视距海面回波分析

大气波导引起的反常地物回波是影响天气雷达数据质量的重要因素,本文针对大气波导对天气雷达海面回波的影响及应用,利用青岛多普勒天气雷达资料,结合探空数据对2014年7月18和19日一次大气波导过程造成的超视距海面回波进行了分析. 通过分析处理探空剖面数据,得到18日20时存在表面波导,而雷达资料显示该时刻雷达存在明显的超视距海面回波. 此次大气波导超视距过程持续约24 h,雷达超视距海面回波总体趋势是先从弱到强,再变弱直至消失,其空间分布和时间变化非常复杂. 进一步基于实测雷达回波数据,采用抛物方程和粒子群算法反演获得了水平不均匀的大气波导剖面,比较了实测回波功率和以反演剖面为输入的计算回波功率,两者之间相差较小,表明基于天气雷达回波的大气波导反演方法具有有效性.     

随机相位编码在多普勒天气雷达中的应用

利用多普勒天气雷达观测中小尺度强对流天气系统时,为了避免产生速度模糊,往往需要采用比较高的重复频率,这时远距离回波就会产生折叠,且与正常回波混叠在一起,使数据质量大为下降。文中介绍了距离折叠产生的机制,阐述了使用随机相位编码退距离折叠的原理,并结合某型X波段多普勒天气雷达对该技术进行了成功的应用。实际探测结果表明,使用随机相位编码技术可以有效解决多普勒天气雷达的距离折叠问题,但也会在一定程度上使真实回波有所减弱,并消去边缘的弱回波。     

基于FPGA的多通道雷达数据回放系统设计

为解决雷达实时信号处理功能及性能有效验证问题,文中设计并实现了一种宽窄带一体化、多通道雷达数据回放系统。该系统按雷达工作的时序和数据率将雷达回波数据发送至实时信号处理系统,从而对目标跟踪场景进行复现,实现雷达实时信号处理功能及性能的有效验证。系统硬件平台由磁盘阵列服务器与两块PCIe光纤板组成。基于Xilinx系列产品,结合系统特点对PCIe DMA控制流程及响应机制做进一步调整,实现了服务器到光纤板的雷达回波数据高速批量传输。根据雷达工作机制及回波数据结构,设计FPGA回放控制状态机及相关功能模块,严格按照雷达工作的时序和数据率使雷达回波数据由光纤板传输至实时处理系统。分别设计软件同步控制方法和硬件同步控制方法,保证多板卡数据回放的同步性。测试结果表明,该系统实现了宽、窄带雷达回波数据的板间同步回放,各数据类型分别支持6路并行数据通道,数据回放峰值速率可达1 920 MB·s^-1。文中系统可依托雷达原有硬件平台实现,无需增设板卡和线缆,具有良好的集成性与通用性,目前已被应用于某多功能相控阵雷达中。     

基于FPGA的雷达回波信号设计与实现

针对雷达回波信号的模拟进行了需求分析,通过比较,提出了以FPGA为核心模拟雷达回波信号的优势。文中主要阐述了基于FPGA的雷达回波信号模拟的系统构成和设计思想,详细介绍了雷达回波信号的具体设计与实现方法,以及数据的传输和处理的方式,并合理设计了目标回波数据生成流程,使系统能够灵活配置雷达回波信号的参数与实时接收雷达信号处理机的正北标志和主脉冲标志进行目标回波的生成。最后,对模拟的雷达目标回波进行了测试,结果证明该系统完全满足各项设计要求。     

基于原始频谱的天波超视距雷达回波特性分析方法

天波超视距雷达工作环境复杂,受外部干扰和杂波的影响较大,使得超视距雷达目标回波特性十分复杂。为了对目标进行判别和有效跟踪,就必须分析掌握雷达各种回波和目标特性。文中设计了一种基于雷达原始频谱的回波特性分析方法,该方法以原始频谱为基础,将回波点迹及跟踪航迹数据与频谱数据进行同步对比分析,同时对频谱信息进行噪声基底、杂波展宽、覆盖率等统计评估,有效地分析超视距雷达回波特性以及对目标跟踪进行有效地分析和验证。     

一种通用雷达信号模拟器的设计与实现

分析了雷达信号回波的主要特点，研究比较了多种雷达信号模拟器的体系结构，提出了一种通用雷达信号模拟器的实现方法。该方法采用通用计算机产生雷达回波数据，采用计算机的ＤＭＡ控制方式完成回波数据的传输，采用Ｄ／Ａ变换器产生视频回波信号，并通过锁相环路产生中频回波信号。这种方法具有极大的灵活性和通用性，只要改变计算机的软件，就可以实现不同体制雷达回波的模拟，解决了硬件设计和软件算法中的关键技术问题     

一种采用集成装袋树的雷达多次回波分类方法

传统雷达多次回波分类方法容易受到目标类型和幅度起伏特性等因素的影响,其泛化性和准确性难以满足雷达装备实际需求。针对该问题,提出了一种采用集成装袋树的雷达多次回波分类方法。该方法首先对雷达多脉冲回波数据进行幅度对数变换和相邻脉冲幅度补齐预处理操作,然后利用决策树算法从标注的训练数据中学习雷达多次回波在脉冲维的幅度起伏特征,最后通过多个分类器的集成实现对雷达多次回波的准确分类。实测雷达数据验证结果表明,所提方法分类准确率达到了95.9%,可有效提升雷达多次回波的分类性能,并且不依赖于经验门限的特性,增强了其泛化能力。     

海洋激光雷达的自适应深度提取算法

海洋激光雷达发射的激光脉冲在海水中传输,脉冲波形随深度会发生展宽,相应的雷达接收系统接收到的信号与激光发射脉冲差异会增大,该现象会导致以发射脉冲作为匹配滤波器的固定匹配滤波方法在处理深水激光雷达回波信号时产生误判。为了改进匹配滤波算法对于海洋激光雷达回波数据的性能,使用蒙特卡罗法研究在测区条件下不同深度的激光脉冲在雷达探测器上的波形,并以这组波形作为深度自适应的匹配滤波器来代替匹配滤波算法中的固定匹配滤波器,并用南海的实测数据检验算法的性能。实验表明,自适应深度提取算法相比于匹配滤波算法稳定性和准确性更好。为了验证算法的正确性,以单波束声呐测深在同一测区的测深数据为基础,对雷达测深数据进行精度评定。     

一种双高斯模型滤波器的研究与应用

在天气雷达信号处理阶段,地物杂波的存在是影响数据质量的最大问题,因此,识别并剔除地物回波是天气雷达信号处理系统的一个重要内容。首先简要介绍了IIR椭圆地物杂波滤波器的原理;其次介绍了结合杂波识别(CMD)算法的自适应高斯频域滤波器(GMAP）的滤波算法和双高斯滤波器(BGMAP)算法,分析了不同回波情况下GMAP滤波器和BGMAP滤波器的滤波效果和运行时间比较;最后根据实际雷达回波信号,分析了IIR椭圆地物杂波滤波器与GMAP滤波器的杂波抑制性能,对两种滤波器结果进行了分析和比较。结果表明,BGMAP滤波器的杂波抑制性优于GMAP滤波器和IIR椭圆滤波器,然而处理时间较长,适合对回波数据的分析,实时处理时使用GMAP滤波器能满足实时处理的要求。     

二维电扫相控阵雷达全量程三维A显的实现方法

传统二维电扫相控阵雷达在设计A显显示内容时,有的采用一次信息跟踪数据,由于数据量大,使信号处理受限,导致A显显示回波范围很小;有的采用一次信息搜索数据,虽能够显示全距离回波,但方位和俯仰上信息在A显上叠加,导致在A显上难以确定回波的具体位置.文中针对上述雷达对一次信息挖掘利用不够充分的问题,以一部实体二维电扫相控阵雷达的A显改造工程为例,分析了一次信息搜索数据的控制字和数据结构,采用抽样压缩的方法提高了数据传输效率和时间分段的方式进行多任务处理,实现了全量程、全方位三维A显.由实现效果可以看出,全量程三维A显能够显示全方位回波幅度信息细节,在雷达参与电子对抗等任务中发挥了重要作用.     

一种改善导航雷达恒虚警检测效果的算法

传统的恒虚警检测器在进行目标检测时,容易受到其他目标和强海杂波的干扰,造成自遮蔽效应,使得大目标和大块地物（陆地、岛屿）回波出现“挖空”现象.通过自适应调整参考单元与保护单元的设置以适应不同的检测环境,在理论上可以有效克服“挖空”现象,但是这种自适应技术在实际雷达中很难应用.针对这种“挖空”现象,以某型导航雷达为例,利用陆地（或岛屿）杂波和大目标在幅度上与海杂波回波的差异对一定范围内的数据进行修复,最后基于导航雷达的实测数据对文中算法进行验证,结果表明,该算法明显改善了导航雷达的回波显示质量,有利于目标的凝聚与跟踪,且运算量适中,便于工程实现.     

收发分置连续波雷达关键技术试验研究

主要论述了为解决收发分置连续波雷达的直达波抑制及高速目标的大时宽信号处理等关键技术,利用现有设备进行技术改造,建立试验系统开展直达波抑制和目标探测专题试验研究,通过实测直达波数据对收发分置连续波体制雷达的直达波抑制进行可行性分析,并通过探测实际目标回波数据处理分析对雷达工作波形设计、大时宽信号回波处理等关键技术进行了攻关验证。     

一种基于SDH技术的雷达数据宽带传输方案

雷达数据包括回波、工作状态监控、雷达控制和话音四类,如何对此进行高效传输是雷达组网过程中必须解决的问题。本文提出了基于SDH(同步数字系列)传输技术实现雷达数据宽带传输的方案,给出了实现雷达数据传输的SDH网络拓扑结构和虚级联的数据通道分配方案。     

相控阵天气雷达强度订正研究

相控阵天气雷达是大气探测领域的一个重要发展方向,有助于提高天气雷达的时空分辨率.文中分析了相控阵天气雷达的扫描特性,讨论了这些特性对气象回波强度造成的影响,提出了一种相控阵天气雷达强度的订正方法,并使用相控阵天气雷达的实测数据,以传统天气雷达几乎同时刻的回波作为基准,对订正前后的回波强度进行了数据对比.结果表明,订正后的回波强度与传统天气雷达的吻合度更好,该订正方法能有效提高相控阵天气雷达回波的准确性.     

高频地波雷达中电离层杂波的时频特征

高频地波雷达中的电离层杂波通常可分为聚集区和扩展区,聚集区杂波对应于经电离层直接反射的回波,距离扩展较小,表现为单(或多)分量调幅-调频(AM-FM)信号;扩展区对应于复杂混合路径的回波,具有较大的距离域和时频域扩展.电离层聚集区杂波在距离上的相关性明显高于正常海洋回波,而扩展区杂波的距离相关性则相对较弱.利用雷达杂波的时频特征,可以对电离层聚集区回波进行时频面掩模处理抑制强杂波,或利用相邻距离元上的回波信号进行杂波对消.雷达实测数据处理结果表明上述分析和杂渡抑制方法是有效的.     

基于FPGA的伪码BPSK调相体制战略导弹雷达引信机的回波模拟

根据战略导弹雷达引信机的回波原理,利用FPGA实现了伪随机码调相体制的某型雷达引信机回波模拟。战略导弹雷达引信机的回波是导弹距离地面一定高度时发射的雷达波经大地反射回雷达引信机的接收端的地面回波。模拟回波的过程也就是模拟战略导弹在雷达引信机开机高度不断下降到引爆高度的过程。根据这个原理,利用FIFO来控制回波延时,非常有效地模拟了雷达引信机的回波。     

雷达目标特性数据自动采集技术研究

本文讨论了一种用于雷达目标识别系统的雷达目标自动数据采集系统,该采集系统包括数据采集电路和目标检测跟踪电路,在系统软件的控制下,采集电路根据目标检测跟踪电路得到的目标空间位置信息在观测空域对需采样的目标进行开窗筛选、拾取目标视频回波数据。采集系统可以自动地对多个目标连续采集,形成带有数据标志的回波数据流,由此建立目标原始回波特性数据库供分析、处理、识别。     

基于一维距离像的抗干扰方法研究

雷达探测领域,各种虚假目标的主动干扰对单体雷达目标探测带来了极大挑战。为了提高单体雷达的抗干扰性能,文中基于宽带雷达目标回波数据,计算了多角度一维距离像,并作为标签训练数据,引进成熟的卷积神经映射网络,通过大量虚假目标与真实目标回波的训练调参,成功构建雷达目标识别网络,可以从雷达接收机大量各类型中频回波数据中提取真实雷达目标。文中的雷达特征数据是通过CST软件进行三维目标建模仿真计算得到的,为了提高网络识别的鲁棒性,在仿真雷达目标回波样本的基础上增加了微小的扰动,雷达目标提取网络可以依据训练数据的增大而使得雷达目标探测更加准确。     

天基雷达信号仿真系统设计与实现

雷达回波信号仿真器是雷达系统研究和开发中的重要设备,利用其仿真的雷达回波信号,研究人员可以在实验室中对雷达信号处理器性能进行分析。雷达回波信号仿真器可以降低研究成本,缩短开发周期,文中在设计天基雷达系统时分析了天基雷达回波特性,最后得到了1种可编程配置的雷达信号仿真器。