冲击脉冲雷达探测隐藏目标的新技术研究

论文摘要

使用冲击脉冲雷达实现对隐藏目标的探测已成为当今雷达技术发展的热点领域之一。无论是已开展并正在进行广泛研究的对地下埋藏目标探测的探地雷达,还是近年刚刚兴起的力图对丛林中隐藏目标进行探测的新型雷达,都具有极其重要的军事意义和广泛的民用前景。本文工作主要为优化已有的冲击脉冲对地探测雷达系统,并在此技术基础上,发展新的冲击脉冲雷达系统和新的雷达成像方法,实现对地面目标尤其是丛林中隐藏目标的探测和成像。本文根据并行化思想优化原有冲击脉冲探地雷达系统,结合直接内存访问(DMA)触发和传输技术,显著提升了原有雷达的工作效率和性能。在国内首次引入基于互易原理的电磁时间反转成像算法,并在自行设计的冲击脉冲雷达试验平台上开展了深入的原理性基础试验研究,实测实现了对模拟丛林环境中隐藏单目标和多目标的探测成像工作。本文还采用试验研究的方式对电磁时间反转这一崭新的成像方法的若干技术要点和特性进行了分析和归纳。本文的主要贡献和创新点归纳如下:1.设计再造了雷达系统的信号流程,新的并行化信号流程有效提升了雷达系统工作效率;2.基于雷达底层应用,设计了直接针对硬件编程的系统控制软件模块,充分发挥了系统性能,加速了信息传输;3.将声学中的时间反转(TRM)算法移植于电磁探测领域,取得了成功探测隐藏目标的结果;4.在电磁时间反转(EMTRM)成像算法的关键技术研究中,针对能量聚焦“影片”提出了聚焦帧的概念和确定聚焦帧的方法;5.开展了针对隐藏目标的探索性试验研究,包括隐藏多目标的探测和天线拖尾对目标探测的影响等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 1 研究工作的背景和意义
• 2 冲击脉冲雷达探测隐藏目标综述
• 2.1 探地雷达综述
• 2.2 丛林隐藏目标探测雷达综述
• 3 主要内容和章节安排
• 第一章 探地雷达工作原理
• 1.1 探地雷达工作原理
• 1.2 探地雷达系统构成
• 1.3 探地雷达研究面临的挑战
• 1.4 本章小结
• 第二章 雷达系统信号流程再造
• 2.1 传统信号流程
• 2.2 信号流程分解
• 2.3 并行化信号流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 新流程的并行化实现
• 3.1 线程与进程
• 3.2 C++ Builder中多线程的使用
• 3.2.1 C++ Builder对多线程的支持
• 3.2.2 线程间的同步
• 3.3 并行化流程的程序实现
• 3.4 并行化信号流程的试验效果
• 3.5 本章小结
• 第四章 加速信息传输的优化方法及实现
• 4.1 DMA触发优化数据采集
• 4.1.1 原有数据采集模式
• 4.1.2 DMA触发模式
• 4.2 DMA传输实现数据传输
• 4.2.1 软件传输模式
• 4.2.2 DMA传输模式
• 4.3 程序实现及优化效果测试
• 4.3.1 程序实现
• 4.3.2 优化效果测试
• 4.4 本章小结
• 第五章 电磁时间反转成像的理论基础
• 5.1 时间反转理论基础
• 5.1.1 时间反转原理
• 5.1.2 时间反转镜
• 5.1.3 时间反转的空时匹配滤波特性
• 5.2 电磁时间反转成像（EMTRM）算法
• 5.3 本章小结
• 第六章 隐藏目标探测试验平台的设计
• 6.1 试验系统平台
• 6.1.1 试验系统框图
• 6.1.2 试验系统部件的工作原理及性能参数
• 6.2 试验方案
• 6.2.1 模拟试验环境
• 6.2.2 试验测试要点
• 6.3 本章小结
• 第七章 TRM探测中关键技术的试验研究
• 7.1 聚焦帧
• 7.2 成像分辨率
• 7.2.1 目标距离L
• 7.2.2 接收口径a
• 7.2.3 波长λ
• 7.2.4 分辨率小结
• 7.3 脉冲拖尾影响
• 7.4 本章小结
• 第八章 隐藏环境中的目标探测试验研究
• 8.1 “超分辨”现象
• 8.2 位置未知的单目标探测
• 8.3 位置未知的多目标探测
• 8.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的主要成果