单脉冲雷达系统通道一致性校正方法研究
毫米波单脉冲雷达目标二维结构成像方法
西安电子科技大学学报990305 西安电子科技大学 JOURNAL OF XIDIAN UNIVERSITY 1999年第26卷 第3期Vol.26 No.31999 毫米波单脉冲雷达目标二维结构成像方法 刘峥， 张守宏 摘要： 基于步进频率距离高分辨技术和单脉冲偏轴测角技术，研究了一种在杂波背景下雷达目标高分辨二维结构成像的方法，并给出了地面坦克目标的成像实例．该方法具有算法简便、实时性强、杂波抑制能力强等特点，为毫米波雷达在强杂波背景中识别目标提供了一条有效途径． 关键词： 步进频率；单脉冲雷达；目标成像 中图分类号：TN958.4 文献标识码：A 文章编号：1001-2400(1999)03-0281-05 A method of target two-dimensional structure imaging for a millimeter-wave monopulse radar LIU Zheng， ZHANG Shou-hong (National Key Lab. of Radar Signal Processing, Xidian Univ., Xi′an 710071， China) Abstract: Based on stepped frequency high range resolution (HRR) and monopulse angle measurement techniques, a method for a millimeter-wave monopulse radar to construct two-dimensional structure images of targets in clutter background is proposed, with an example of imaging for a tank model. The method is characterized by its simple algorithm, good real-time property and strong ability to suppress clutter, and provides a practical approach to the target identification in high clutter by an MMW radar. Key Words: stepped frequency；monopulse radar；target imaging 现代雷达及其武器系统要求雷达不但要具备传统的目标探测与定位功能，而且还要具备较强的目标分类与识别功能．雷达成像技术使得现代雷达可以获得有关目标形状和结构的细节信息，从而有利于实现目标识别．毫米波雷达以其波束窄、角度分辨率高、可用带宽大以及器件尺寸小等特点特别有利于雷达成像．步进频率体制是实现高距离分辨率(High Range Resolution, 简记为HRR)的有效技术手段；而单脉冲偏轴测角方法的测角精度高、所用时间短，当雷达与目标间的距离较近时(例如3 km以内)可以达到较高的角分辨率而实时地给出目标的横向距离信息．笔者讨论了毫米波步进频率单脉冲体制下的目标二维高分辨结构成像方法，并以地面坦克目标为例，说明了该方法的成像效果． 1 基本原理 在毫米波段，目标对入射电磁波的反射属准光学区反射．当目标受到高分辨雷达探测信号照射时，其散射场主要成分为目标边缘、凸面曲率不连续点、棱角、端部等的场．这些对应于目标强散射点的场分量可用散射中心的概念来描述，目标回波可模型化为多个散射中心回波的合成，即把目标视为由若干等效散射中心组成的多散射中心模型．散射中心反映了目标的细节几何形状与结构特征，成像就是从目标回波中重现各散射中心在目标物体上的空间分布及其散射强度的相对大小．采用距离高分辨技术，有可能将目标的若干强散射中心在距离上加以分辨，使它们位于不同的距离单元之内．通过单脉冲测角，可得到每个距离单元散射中心的横向位置信息，这样即可实现基于散射中心模型的目标二维成像． 步进频率体制是实现HRR的一种行之有效的技术手段，其主要缺点是对目标的运动比较敏感［1，2］，为此可采用运动补偿的方法来消除目标径向运动带来的影响．采用步进频率体制的单脉冲二维成像处理框图见图1．file:///E|/qk/xadzkjdx/xadz99/xadz9903/990305.htm（第 1／6 页）2010-3-23 10:31:21
单脉冲雷达
雷达大作业 单脉冲雷达在测角方面的应用 班级： 1302019 姓名： 指导教师：魏青
一、引言 1、背景 对目标的定向，是雷达的主要任务之一，单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。之所以叫“单脉冲”，是因为这种方法只需要一个目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。单脉冲技术由于其良好的测角、角跟踪性能和抗干扰能力，因此除了在跟踪雷达中应用之外，还广泛应用到各种武器平台的控制雷达当中。本文分析了标定方法确定天线方向图信息的理论有效性，给出利用标定结果进行宽带单脉冲测角的方法。 2、简介 宽带单脉冲雷达是将传统的单脉冲雷达加载宽带信号。在宽带信号观测下，目标可认为由一系列孤立的散射点组成。从而宽带单脉冲雷达测角实际上是测定一系列散射点的角度。宽带单脉冲雷达测角具有广泛的应用价值，除了标跟踪，还可以应用于三维成像。根据对宽带单脉冲测角的基本原理分析可知，天线方向图在测角中发挥了重要的作用，目前的文献在讨论宽带单脉冲测角时，通常都是采取与文献类似的方法: 根据理论模型，设定方向图函数。对于实际的宽带单脉冲雷达系统，方向图函数通常并不是严格的满足理论模型。此外，精确测量实际雷达系统的方向图际雷达系统进行标定来为测角提供必要的方向图信息。 二、单脉冲雷达的自动测角系统中的优势 1、角度跟踪精度 与圆锥扫描雷达相比，单脉冲雷达的角度跟踪精度要高得多。其主要原因有以下两点： 第一，圆锥扫描雷达至少要经过一个圆锥扫描周期后才能获得角误差信息，在此期间，目标振幅起伏噪声也叠加在圆锥扫描调制信号（角误差信号）上形成干扰，而自动增益控制电路的带宽又不能太宽，以免将频率为圆锥扫描频率的角误差信号也平滑掉，因而不能消除目标振幅起伏噪声的影响，在锥扫频率附近一定带宽内的振幅起伏噪声可以进入角跟踪系统，引起测角误差。而单脉冲雷达是在同一个脉冲内获得角误差信息，且自动增益控制电路的带宽可以较宽，故目标振幅起伏噪声的影响基本可以消除。 第二、圆锥扫描雷达的角误差信号以调制包络的形式出现，它的能量存在于上、下边频的两个频带内，而单脉冲雷达的角误差信息只存在于一个频带内。故圆锥扫描雷达接收机热噪声的影响比单脉冲雷达大一倍。单脉冲雷达的角跟踪精度比圆锥扫描雷达的要高一个量级，约为0.1-0.2密位。
多道脉冲分析器原理与结构
多道脉冲分析器原理与结 构 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
多道幅度分析器原理 在γ能谱测量中，线性脉冲放大器输出的脉冲幅度正比于入射射线的能量。分析脉冲的幅度就可以了解入射射线的能量，分析脉冲幅度的电路称为脉冲幅度分析器。其中，只测量一个幅度间隔内脉冲数的脉冲幅度分析器称为单道脉冲幅度分析器；可以同时测量多个幅度间隔内脉冲数的脉冲幅度分析器称为多道脉冲幅度分析器。 多道脉冲幅度分析器的原理框图，如图所示。它的原理是利用A/D转换将被测量的脉冲幅度范围平均分成2n个幅度间隔，从而把模拟脉冲信号转化成与其幅度对应的数字量，称之为“道址”。在存储器空间里开辟一个数据区，在该数据区中有2n个计数器，每个计数器对应一个道址。控制器每收到一个道址，控制器便将该道址对应的计数器加1，经过一段时间的累积，得到了输入脉冲幅度的分布数据，即谱线数据。这里提到的幅度间隔的个数就是多道脉冲幅度分析器的道数，它由n值决定。 根据上述多道脉冲幅度分析器的原理，可以得出多道脉冲幅度分析器要做的具体工作一方面是把前向通道输出的模拟信号进行模一数转换，并将其转换结果进行处理、存储和显示。 一台完整的核地球物理仪器，常可分为两部分:核辐射探测器和嵌入式系统。多道脉冲幅度分析器是嵌入式系统的核心部分。多道脉冲幅度分析器一方面采集来自放大器的信号并进行模数转换，同时存储转换结果;另一方面将存储的转换结果进行数据分析，并直接显示谱线，或者通过计算机接口送给计算机进行数据处理和谱线显示。 图多道脉冲幅度分析器框图 多道脉冲幅度分析器的原理结构框图如图2-2所示。脉冲信号在通过甄别电路和控制电路时，甄别电路给出脉冲的过峰信息，并启动A/D转换。A/D转换电路对脉冲信号峰值
实验四 单道脉冲幅度分析器
实验四单道脉冲幅度分析器 一、实验目的 1、熟悉单道脉冲幅度分析器的工作原理 2、掌握单道脉冲幅度分析器的甄别阈及道宽线的测量方法 3、了解测量单道分析器分辨时间的方法。 二、实验仪器与装置： 1、NIM机箱和电源一套 2、BH1219型单道脉冲分析器一台 3、TDS1210型示波器一台 4、BH1220定标器插件一个 5、FH—442型滑移精密幅度脉冲发生器一台 6、MFS—70A型双脉冲信号发生器一台 7、EDM-82B型数字万用表一个 三、预习要求 1、参考核电子学，掌握单道脉冲幅度分析器的工作原理。 1、对照FH—1008A单道脉冲分析器熟悉仪器结构。 四、电路原理 单道脉冲幅度分析器要求只有输入脉冲幅度落入给定的电压（阈电平）范围（V U—V L）之内时，才输出逻辑脉冲。而输入脉冲幅度小于V L或大于V U时皆无输出脉冲。 单道脉冲幅度分析器组成框图如图4-1，共由6部分组示。电路原理图如图4-2。其中电压比较器用LM710，响应速度快（40ns），放大倍数高（1000V/V）。 图4-1 单道脉冲幅度分析器原理框图
（1） 输入衰减及双向输入 由于比较器的最大输入电压范围为±5V ，而一般放大器的满量程输出电压为10V 。为了达到满量程10V 的分析范围，在单道中引入了一个二比一衰减器，它由LM318型双端输入的差值单运算放大器构成。正的输入信号由电阻R32、R33分压，LM318的3脚和2脚为Vi/3，6脚输出为（Vi/3）/10*15=Vi/2；负的输入信号经R34输入到LM318的反向端，LM318的3脚和2脚为虚地，电压为0，输出信号为-Vi/2。
多波束天线通道幅相一致性校正及实现(精)
多波束天线通道幅相一致性校正及实现 朱丽龚文斌杨根庆 （中科院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050） 摘要：本文针对多波束天线接收机的通道幅相一致性校正，提出了一种基于自适应算法的校正方法并在FPGA 中实现了该方法。在满足系统要求的前提下，该方法不但实现起来相对容易，而且算法的精度和动态范围也有一定的保证。仿真和试验结果表明，该方法是可行的。关键词：多波束天线，通道失衡，幅相误差，最小均方误差，校正 1．引言 随着人们对卫星通信要求的不断提高，卫星通信技术得到了很大的发展。其中，卫星多波束天线目前己成为提高卫星通信性能、降低系统成本的一项关键性技术。 多通道接收机是DBF 天线系统中信号的必经之路，正是这种多接收通道的结构，使DBF 天线系统增加了幅度和相位误差的潜在来源。与多个天线阵列相连接的多个接收机通道必须要有很高的一致性，否则通道间的失配将严重影响数字波束系统的性能。对多通道间误差的校正正是星载数字多波束天线的关键技术之一。由于目前国内对星载DBF 天线的研究还处于初级阶段，所以需要更多的借鉴智能天线、自适应天线和雷达等领域已有的研究成果。 本文主要针对基于卫星应用的两维阵列DBF 天线系统，采用目前最常用的LMS 算法设计并在FPGA 中实现了对其前端射频多通道接收机的幅相校正系统，最后给出了测试结果。测试结果表明，这种采用定点数制的LMS 算法对系统的幅相误差具有较好的校正性能。 2．数字多波束天线的幅相校正原理
数字多波束天线的组成如图1所示。前端天线阵是由多个天线单元组成两维阵列，阵元接收的信号经射频前端电路、A/ D 转换电路、数字下变频器后送入数字波束形成器处理。[2][1] 设计一个六边形排列的7单元天线阵，A/D后端的数字下变频器和波束形成器均采用FPGA 实现。天线阵接收到的信号首先通过射频通道混频后得到中频信号，再将此模拟中频信号经过ADC 后得到数字中频信号，然后送入DDC 进行下变频；下变频后，每路信号分为正交的I、Q 两路，这些正交的信号再送入波束成形器中进行波束成形，最后的输出即为合成的波束。接收通道在制造时的各种误差、电路器件的选择，A/D的量化精度、DDC 的性能、I/Q两路的正交误差等因素都会引起信号幅度和相位的变化。为了能够正确的波束成形，达到系统的精度要求，就必须要对多通道接收机进行校正，校正系统原理图如下图2 所示。
单脉冲雷达理以及应用
单脉冲定向原理 对目标的定向，即测定目标的方向，是雷达的主要任务之一。单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。所谓“单脉冲”，是指使用这种方法时，只需要一个目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。根据从回波信号中提取目标角信息的特点，可以将单脉冲定向分为两种基本的方法：振幅定向法和相位定向法，分别见于下图。除了上述两种方法外，由它们合成的振幅—相位定向法（或称为综合法）也得到了广泛的应用。 图2-1 单脉冲振幅定向法 图2-2单脉冲相位定向法 2.1 振幅定向法 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。 如图所示，平面两波束相互部分交叠，其等强信号轴的方向已知，两波束中心轴与等强信号轴的偏角0θ也已知。假设目标回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ，天线波束方向图函数为F(θ)，则两个子波束的方向图函数可分别写成 ()()()???-=+=θθθθθθ02 01)(F F F F （2-1） 两波束接收到的目标回波信号可以表示成：
()()()()()()???-==+==θθθθθθθθ022 011F K F K u F K F K u a a a a （2-2） 其中a K 为回波信号的幅度系数。 对于比幅法，直接计算两回波信号的幅度比值有： ()()()() θθθθθθ-+=0021F F u u （2-3） 根据上式比值的大小可以判断目标回波信号偏角θ的方向，再通过查表就可以估计出θ的大小。 对于和差法，由()θ1u 和()θ2u 可计算得到其和值()θ∑u 及差值()θ?u 分别如下: ()()()()()()()()()()()()???--+=-=-++=+=? ∑θθθθθθθθθθθθθθ00210021F F K u u u F F K u u u a a （2-4） 其中()()()θθθθθ-++=∑00)(F F F 称为和波束方向图； ()()()θθθθθ--+=?00)(F F F 称为差波束方向图。 若θ很小（在等强信号轴附近），根据泰勒公式可以将 ()θθ+0F 和()θθ-0F 展 开近似为： ()()()()()()()()()()()()???'-=+'-=-'+≈+'+=+θ θθθθθθθθθθθθθθθθθ002000002000F F o F F F F F o F F F 进一步可以得到： ()()()()???'≈≈? ∑θθθθθ0022F K u F K u a a （2-5） 归一化和差信号值可得: ()()()() υθθθθθθ='=∑?00F F u u (2-6) 其中()()00θθυF F '= 是天线方向图在波束偏转角0θ处的归一化斜率系数。
基于Web的DLD—100A型单脉冲二次雷达远程监控系统
基于Web的DLD—100A型单脉冲二次雷达远程监控系统 基于Web的航管二次雷达的远程监控可供雷达维护人员远程的掌握雷达的运行状态、故障情况，便于即使的采取措施，保障雷达的正常运行。本项目主要探讨了运用Tomcat架构的服务器为远程客户端提供雷达数据接入。这样可以达到远程监控二次雷达运行情况的目的。 标签：单脉冲二次雷达；Tomcat；远程监控 引言 中国民航飞行学院广汉机场二次雷达站是国家重点建设工程项目，使用的是中国电子科技集团公司南京十四所研发的DLD-100A单脉冲二次雷达。该二次雷达在本地有两个监控席位，用网线分别接到两台电脑上进入雷达监控软件。该监控席位主要是为雷达站值班人员提供实时的雷达原始数据，方便对雷达的运行状态进行监控。雷达维护人员除了在雷达站本地观察雷达运行状态外，不能进行远程监视，给日常维护工作带来一定的限制。如果能通过网络解决对雷达本地的原始数据监视，维护人员可以远程的掌握雷达的运行状态、故障情况，便于即使的采取措施，保障雷达的正常运行。 1 课题描述 国内外对雷达远程监控的研究比较多，主要有基于硬件传输的远程监控和基于单片机的远程监控系统的研究。上述研究均需要有专有通信设备、通信线路的支持，成本都比较高，设计不灵活，不易改进等缺陷。 现今Internet的技术的高度发展，数据通过Internet可以方便传输到任何地方。基于WEB的雷达监视能通过网络解决对雷达本地的原始数据监视，维护人员可以在任何可以上网的地方掌握雷达的运行状态、故障情况，便于及时的采取措施，保障雷达的正常运行。 基于web的远程控制软件开发毕业设计的主要任务是要求能够从web的远程监视并控制二次雷达运行状况。采用服务器（Server），客户端（Client）模式，使用Tomcat服务器上运行JSP（Java Server Pages）和Servlet（一种服务器端的Java应用程序，实现基本的远程监视控制要求。 2 相关技术 2.1 Tomcat 服务器 是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器。Tomcat 运行时占用的系统资源小，扩展性好，支持负载平衡与邮件服务等开发应用系统常用的功能；而且它还在不断的改进和完善中，任何一个感兴趣的程序员都可以更改它或在其中加入
信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法与相关技术
图片简介: 本技术介绍了信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法，属于室内定位技术领域。实现步骤如下：对CSI测向算法进行建模；利用单天线数 据计算直达波飞行时间ToF；成对天线间CSI数据平滑处理增加接收阵列孔径；利用直达波飞行时间ToF和直达波入射角度先验信息进行成对天线间 幅相误差计算；根据离线数据建立不同来波方向情况下幅相误差表格，在线过程中对照表格动态选取Γ值，进行通道幅相误差校正和迭代测向。本 技术解决了商用Wi Fi网卡复杂的通道间幅相误差校正问题，保证了Wi Fi网卡CSI测向的精度，有效降低基于商用Wi Fi网卡的室内定位系统部署使用 的复杂度和成本，应用前景广阔，而且操作简单、不需要专用设备、能有效适应室内多径环境。 技术要求 1.信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、信道状态信息获取； 步骤二、接收信号模型建立，根据阵列信号处理相关知识，将接收信号建模为X(t)＝AS(t)+N(t)； 步骤三、直达波飞行时间ToF的计算，使用CSI数据同一天线的各子载波间的相位差计算出直达波飞行时间ToF； 步骤四、成对天线间CSI数据进行平滑处理增加天线孔径； 步骤五、通道间幅相误差计算； 步骤六、在线迭代测向，依据离线过程不同来波方向下幅相误差值，我们对在线数据迭代测向。 2.根据权利要求1所述的信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法，其特征在于，所述的直达波飞行时间ToF的计算具体为： ToF在子载波间引入可测量的相移，相邻子载波之间的相移函数可表示为可以得到阵列流型为A＝ [a(τ1),a(τ2),...,a(τN)]，其中导向矢量为使用空间谱理论对CSI数据进行ToF值的求解。 3.根据权利要求1所述的信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法，其特征在于，所述的成对天线间CSI数据进行平滑处理以增加天线孔径具体为： 选取两个天线进行空间平滑处理可以避免通道幅相误差值Γ与AoA、ToF的耦合，进行成对天线间通道幅相误差Γ的独立求解，同时增加接收天线孔径，设一个天线平滑之后阵元个数为L，则成对天线平滑之后CSI矩阵的快拍数为Nsub-L+1，天线1对与天线i平滑结果如下所示：
振幅和差单脉冲雷达
振幅和差单脉冲雷达振幅和差单脉冲雷达在自动测角中的应用 姓名： 学号： 2014-12-20 西安电子科技大学 信息对抗
摘要： 在雷达系统中，为了确定目标的位置，不仅需要知道距离参量，同时也需要知道目标的空间方位，为此需要知道目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中，为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据传送到计算机中。在自动测角系统中，有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，单脉冲雷达的种类很多，最常用的是振幅和差单脉冲雷达。 关键字：雷达自动测角系统振幅和差单脉冲雷达 一、单脉冲雷达 什么是单脉冲雷达？ 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。 单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类（本次只研究振幅比较法）。它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。在军事上主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。 二、振幅和差单脉冲雷达 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。此次试验只研究和差式雷达。
一次雷达和二次雷达
１ 一次雷达与二次雷达 二次雷达与一次雷达基本上是并行发展的。与一次雷达相比，二次雷达有回波强、无目标闪烁效应、询问波长与应答波长不等的特点，从而消除了地物杂波和气象杂波的干扰。单脉冲技术应用于二次雷达，可以方便地基于多个波束对目标测量，进而有效地增加数据冗余度，提高角度测量的精度。对应答处理而言，单脉冲技术的应用，大大提高了在混叠或交织情况下对应答码的解码能力，使单脉冲二次雷达与常规二次雷达相比实现了一次质的飞跃。 二次雷达与一次雷达的根本区别是工作方式不同。一次雷达依靠目标对雷达发射的电磁波的反射机理工作，它可以主动发现目标并对目标定位；二次雷达则是在地面站和目标应答机的合作下，采用问答模式工作。目前的航管二次雷达共有七种询问模式，分别称为１、２、３／Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｓ模式。根据询问脉冲Ｐ１与Ｐ３的间距决定（Ｓ模式除外）各种询问模式。 机载应答机发出的应答码由１６个信息码位组成，这些码位的代号依次是 Ｆ１、Ｃ１、Ａ１、Ｃ２、Ａ２、Ｃ４、Ａ４、Ｘ、Ｂ１、Ｄ１、Ｂ２、Ｄ２、Ｂ４、Ｄ４、Ｆ２ 和ＳＰＩ。每个码位都有两种状态，即有脉冲或无脉冲。有脉冲时为“１”，无脉冲时为“０”。Ｆ１与Ｆ２的０．５电平处的脉冲前沿间隔为２０．３±０．１μｓ，称为框架脉冲，它们是二次雷达应答信号的标志脉冲，均恒为“１”状态。Ｘ位是备用状态，恒为“０”。两个框架脉冲（Ｆ１与Ｆ２）之间的１２个信息码位，可以编成４ ０９６个独立的应答码。ＳＰＩ是特殊定位识别码，当两架飞机相互接近或者应答码相同时，调度员可以要求其中的一架飞机在已回答的１２个码位基础上再增加一个ＳＰＩ脉冲，以便准确识别。二次雷达应答信号组成如图１所示。 ２ 应答处理器系统组成 单脉冲二次雷达应答信号处理的基本流程如图２所示。 在视频预处理器中，和与差支路的∑、△视频信号，经Ａ／Ｄ转换器进行数字化处理后，变成两组８位的数字信号传送给应答处理机；将∑接收单元与△接收单元的信号经相位鉴别器，生成表示目标在波束中心左侧或右侧的轴向指示信号ＢＩ（２位），送应答处理器；∑与ΩＳＬＳ（１位）；接收信号 经６ｄＢ检测、反窄处理、二分层产生ＰＳＶ（处理后的和视频，１位）。视频预处理器产生上述信号并输入给应答处理机，进行框架检测、和差比计算、码装配等处理，最终形成应答报告输出给点／航迹处理计算机。应答处理机系统的组成如图３。 在应答处理机中选用了Ｌａｔｔｉｃｅ公司的ＥＰＬＤ作为主处理芯片（ｉｓｐＬＳＩ１０３２Ｅ）。该芯片有６４个Ｉ／Ｏ端，８个指定输入端，６ ０００个逻辑门，１９２个寄存器，最大时延≤１２ｎｓ，通过简单的５线接口，即可用ＰＣ机对线路板上菊花链结构的最多８个芯片进行编程。ＰＣ１０４是嵌入式计算机，其ＣＰＵ是一片兼容的６４位第六代处理器，运行速度可达３００ＭＨｚ，其图形处理器可支持各种ＬＣＤ及ＴＦＴ显示屏，同时支持ＰＳ／２键盘、ＰＳ／２鼠标、两串行接口、一并行接口、ＵＳＢ接口、声卡功能。 应答处理机的工作原理：１位ＰＳＶ、８位和视频、８位差视频、２位轴向指示及１位接收旁瓣抑制信号，在经过输入缓冲并与系统时钟信号同步后，其中的ＰＳＶ信号进入边沿产生电路，所产生的前沿延迟一个框架时间（２０．３μｓ）后与未延迟的前沿信号相与给出目标框架，启动４个解码器中处于空闲状态的装配器开始解码工作，产生解码需要的定时脉冲序列。同时和视频、差视频、轴向指示、旁瓣抑制信号送入视频采样电路，经过视频采样产生的ＳＶＡ（和视频幅度）和ＤＶＡ（差视频幅度）经和差比计算电路产生ＳＤＲ值，ＳＶＡ、ＤＶＡ、ＳＤＲ送数字寄存器进行延迟，延迟及未延迟的ＳＶＡ、ＳＤＲ、轴向指示、接收旁瓣抑制和目标前沿信号一起送入代码装配器，在定时脉冲的作用下，对目标应答信息进行解码、去除幻影应答、解旁瓣应答和军事告急应答。经过进一步相关、确认和修正后，将目标的ＳＶＡ和ＳＤＲ代码、综合的代码置信度信息及一些标志信息送代码装配总线，在输出控制的情况
通道校准技术的研究
通道校准技术的研究 【内容摘要】：本文介绍了校正和均衡的基本算法，通过仿真验证了理论的正确性。工程应用中硬件资源有限，文中分析了校正技术和均衡技术的性能差异，在满足良好性能的条件下以校正替代均衡减少计算复杂度。 【英文摘要】：In this paper, the basic algorithm of correction and equalization is introduced, and the correctness of the theory is verified by simulation. The hardware resources are limited in engineering applications. The performance differences between the correction technique and the equalization technique are analyzed in this paper. In order to satisfy the good performance, the equalization is corrected and the computational complexity is reduced 【关键字】：校准；时域；频域. 1.窄带校正技术 窄带系统中，通道内部的频率特性相同，失配现象主要由通道间的幅相特性不匹配引起。任意选取一路通道作为参考通道，则其余通道都称为失配通道。 ref s '()s()h() s '()s()h () i i t t t t t t =*=* （1.1.1） 分别取各通道频点的频率响应最大值 ef j ref _max ref ref_max j _max _max S'max{S '()}e , 1...K S'max{S '()}e , 1...K r i i i i k A k k A k ??====== （1.1.2） 其比值为 ef j 'ref _max ref_max j j ' _max _max S e e S e r i i i i i A a A ???= = （1.1.3） 从式（1.1.3）可以看出，将失配通道输出信号的频率响应乘以j e i i a ?就能使各通道输出信号的频率响应与参考通道输出信号的频率响应相等。如此，可以认为通道失配现象得到了校正。 2.宽带均衡技术 2.1 时域基本算法 图3-1为通道均衡时域算法的原理实现框图。
单脉冲雷达角度跟踪技术研究
单脉冲雷达角度跟踪技术研究 【摘要】简单介绍了单脉冲雷达的特点及工作原理，重点分析了多部干扰机对单脉冲雷达的角度干扰问题，并对相干干扰和非相干干扰的干扰效果进行了讨论，指出两点源非相干干扰是实际工程中一种比较理想的干扰方式。 【关键词】单脉冲雷达、角度跟踪、相干干扰、非相干干扰 一、引言 对雷达进行干扰要对准雷达的四个系统：显示系统、距离跟踪系统、速度跟踪系统和角度跟踪系统。在雷达发展的早期，只要对前三个系统中的一个(或两个)系统进行有效地干扰，就可达到破坏雷达角跟踪系统正常工作的目的。现在随着新体制雷达的出现和抗干扰技术的不断提高，尤其是单脉冲雷达体制的出现，使很多干扰技术难以奏效。本文以振幅和差式单脉冲雷达为例，讨论了用多部干扰机对单脉冲雷达实施干扰的情况。 二、分析 1．单脉冲雷达 ◆定义 单脉冲雷达是指由单个回波脉冲即可获得目标空间角信息的雷达。 ◆特点 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。美国、英国、法国和日本等国军队大量装备单脉冲雷达，主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。目前使用的单脉冲雷达基本上都实现了模块化、系列化和通用化，具有多目标跟踪、动目标显示、故障自检、维修方便等特点。 ◆分类 根据从回波中获取角信息的方式(测角法)不同，单脉冲雷达可分为振幅法(比幅)、相位法(比相)和综合法(振幅相位)3种。这3种测角法又可用3种角度鉴
别器(振幅式、相位式、和差式)中的任何一种来获得目标的角度信息，因此综合起来有9种形式的单脉冲雷达系统，其中以振幅和差式单脉冲雷达系统用的最多。通常分为有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类。 工作原理 单脉冲雷达每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。它具有圆锥扫描雷达所没有的优点：获得角误差信息的时间短(以微秒计算)；不受回波振幅起伏变化的影响；测角精度高(0．1～0．5mil)；测角支路抗幅度调制干扰(如回答式倒相干扰)的能力强。振幅和差式单脉冲雷达系统的基本工作原理：将两个比幅天线方向图所得的幅度不同的信号经过和差变换器之后，再把和信号(U∑ )、差信号(U△ )加到鉴相器得出差信号。 2 雷达角跟踪技术 2．1 信号处理和测量技术 PD采用一种合适的且可以适当改变的配置方式及数据处理算法，可成功的实现跟踪低仰角目标。假定一种处理算法，地面的反射系数应有一个确定的模型(如镜面反射和几何光学原理)，重要的是要估计这样的算法偏离假定的反射模型的灵敏度如何。在一个真实系统中，这样的偏差肯定会发生。即使是光滑的镜面表面(理想的镜面反射)，当雷达位于几倍天线直径大的该表面时，由物理光学原理即菲涅尔区，也需要校正。关键的问题是，在反射的雷达信号中有多少是未知量，要确定这些未知量，雷达需要测量的量是多少，很明显，在多路径效应下，未知数的数量会增加。雷达必须做更多的测量才能获得反射平面的信息以鉴别目标的真实仰角。但是更多的工作是需要找到最优的算法，需要确定它们对不同反射系数模型的灵敏度。
阵列通道不一致性误差快速有源校正算法
第37卷第9期电子与信息学报 Vol.37 No.9 2015年9月 Journal of Electronics & Information Technology Sept. 2015 阵列通道不一致性误差快速有源校正算法 张柯①程菊明①付进*② ①(许昌学院信息工程学院许昌461000) ②(哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001) 摘要：针对阵列通道不一致性引起的幅相误差校正问题，基于多级维纳滤波器(MSWF)，该文提出幅相误差快速校正的简化的多级维纳滤波器(SMSWF)算法。SMSWF算法利用校正源的方位和波形信息对阵列幅相参数进行估计，无需估计协方差矩阵和进行特征值分解，大大地减小了计算量，且具有与特征分解方法相同的幅相参数估计性能。研究发现，单个信源入射到阵列且信源波形已知时，SMSWF算法获得的信号子空间等价于特征分解法得到的信号子空间，这表明SMSWF算法能够替代特征分解法，从而极大减小基于特征分解法的信号处理方法的计算量。 大量计算机仿真和消声水池试验验证了SMSWF算法的优越性能。 关键词：信号处理；阵列校正；有源校正；幅相误差；多级维纳滤波器 中图分类号：TN911.7 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2015)09-2110-07 DOI: 10.11999/JEIT141651 Fast Active Error Calibration Algorithm for Array Chanel Uncertainty Zhang Ke①Cheng Ju-ming①Fu Jin② ①(School of Information Engineering, Xuchang University, Xuchang 461000,China) ②(College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001,China) Abstract:Aiming the error calibration for the array channel uncertainty, a new fast algorithm named Simplified Multi-Stage Wiener Filter (SMSWF) based on the Multi-Stage Wiener Filter (MSWF) is proposed. The SMSWF takes the advantages of the DOA and the waveform of the cooperative source to estimate the gain and the phase factors, and it does not need to estimate the covariance matrix and the eigendecomposition operations. Compared with the eigendecomposition algorithm, the SMSWF has the same performance for estimating gain and phase factors while greatly reduce the complexity. The researches show that if a single source with a known waveform incidence on the array, the signal subspaces obtained by the SMSWF and one obtained by the eigendecomposition are equipollent, which demonstrate that the SMSWF is able to replace the eigendecomposition. The complexity of signal processing methods based on the eigendecomposition can greatly be reduced by replacing the eigendecomposition with the SMSWF. The extensive computer simulations and experiment in anechoice water tank show the superiori performance of the proposed algorithm. Key words:Signal processing; Array calibration; Active calibration; Gain and phase errors; Multi-Stage Wiener Filter (MSWF) 1引言 在测向系统中，生产工艺、安装误差以及平台扰动等使传感器阵列产生幅相误差、阵元位置误差以及互耦现象，这将导致实际的阵列导向矢量与理想的阵列导向矢量有所不同。在这种情况下，常规的高分辨波达方向(Direction Of Arrival, DOA)估计技术，诸如最小方差无畸变响应(Minimum Variance Distortionless Response, MVDR[1]) ，多重信号分类 2014-12-29收到，2015-03-31改回，2015-06-11网络优先出版 国家自然科学基金(51209059, 51279043)资助课题 *通信作者：付进zhangke1127@https://www.360docs.net/doc/9f638409.html, (MUltiple SIgnal Classification, MUSIC [2])，旋转不变子空间(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique, ESPRIT[3])和最大似然(Maximum Likelihood, ML[4])等算法的测向性能将严重下降甚至失效。因此，在使用传感器阵列进行DOA估计之前，阵列误差的校正工作是不可或缺的。 在阵列误差校正领域，众多国内外学者对阵列通道不一致所引起的幅相误差校正问题进行了深入的研究[511] -。文献[5]分析了通道幅相误差对MUSIC 算法空域谱及分辨性能的影响，推导了存在幅相误差时MUSIC算法空域谱的一阶统计表达式，揭示
单脉冲雷达设计
1 雷达距离方程: 其中, P t 为发射功率，G 为天线增益，σ为目标雷达横截面积，λ为传播波长，S min 为最小可检测信号。但是由于： （1） 最小可检测信号的统计特征（接收机噪声决定）。 （2） 目标雷达横截面积的起伏和不确定性。 （3） 雷达系统的损耗。 （4） 地球表面和大气层引起的传播效应。 因此，距离指标必须包括雷达探测一个特定距离上规定目标的概率，且在无目标回波出现时有规定的虚假检测概率。雷达作用距离将是检测概率P d 和虚警概率P fa 的函数。 检测概率和虚警概率是由用用户对系统的要求所确定。根据确定的检测概率和虚警概率，可以求出最小的信噪比S/N 。 关于三者之间的关系，Albersheim 研究出一个简单的检经验公式： S/N=A+0.12AB+1.7B 注：信噪比是一个数字，不用dB 表示。 式中: A=ln[0.62/P fa ]和B=ln[P d /(1-P d )] 2 脉冲积累对检测性能的改善： 多个脉冲积累后可以有效提高信噪比，从而改善雷达的检测能力。实际情况下，利用检波后积累都存在积累损耗。 利用统计检测理论，可以求得检波后积累效率和所要求的每个脉冲信噪比（S/N ）n ,积累损耗和积累改善因子可由书本查出，他们()4max 322max 422min 44R G P R A P S P t r t i r πσλπλσ===
只随检测概率和虚警概率稍稍变化。 如果同样的n个脉冲由理想的检波后积累器积累，得到信噪比要小于单个信噪比的n倍。则存在损耗，检波后积累效率可定义为： E i(n)=(S/N)1/n(S/N)n 积累损耗（dB）定义为: L i(n)=10log[1/E i(n)] 积累n个脉冲后，雷达方程为： R max4=P t GA eσ/(4π)2kT0BF n(S/N)n 方程中除（S/N）n是n个要积累的相同脉冲中每个脉冲的信噪比以外，其余参数与先前使用相同。当n为确定参数时，查询表可得E i(n)。每个脉冲信噪比可由Albersheim经验公式得到： (S/N)n=-5lg n +[6.2+4.54/(n-0.44)0.5]*lg(A+0.12AB+1.7B) 积累损耗或效率是理论上的损耗，在雷达中用于实现积累过程的实际方法也会引起损耗。 3 匹配滤波器接收机： 定义：雷达接收机输出信号峰值-噪声（功率）比最大将使目标可检测性最大，能做到这一点的线性网络称为匹配滤波器。 匹配滤波器的冲击响应函数：h(t)=G a s(t m-t) 总结： （1）匹配滤波器的输出峰值信号-平均噪声比仅与接收信号的总能量和单位带宽的噪声功率有关。 （2）最大输出信噪比：2E/N
多道脉冲分析器原理与结构
多道幅度分析器原理 在γ能谱测量中，线性脉冲放大器输出的脉冲幅度正比于入射射线的能量。分析脉冲的幅度就可以了解入射射线的能量，分析脉冲幅度的电路称为脉冲幅度分析器。其中，只测量一个幅度间隔内脉冲数的脉冲幅度分析器称为单道脉冲幅度分析器；可以同时测量多个幅度间隔内脉冲数的脉冲幅度分析器称为多道脉冲幅度分析器。 多道脉冲幅度分析器的原理框图，如图2.3所示。它的原理是利用A/D转换将被测量的脉冲幅度范围平均分成2n个幅度间隔，从而把模拟脉冲信号转化成与其幅度对应的数字量，称之为“道址”。在存储器空间里开辟一个数据区，在该数据区中有2n个计数器，每个计数器对应一个道址。控制器每收到一个道址，控制器便将该道址对应的计数器加1，经过一段时间的累积，得到了输入脉冲幅度的分布数据，即谱线数据。这里提到的幅度间隔的个数就是多道脉冲幅度分析器的道数，它由n值决定。 根据上述多道脉冲幅度分析器的原理，可以得出多道脉冲幅度分析器要做的具体工作一方面是把前向通道输出的模拟信号进行模一数转换，并将其转换结果进行处理、存储和显示。 一台完整的核地球物理仪器，常可分为两部分:核辐射探测器和嵌入式系统。多道脉冲幅度分析器是嵌入式系统的核心部分。多道脉冲幅度分析器一方面采集来自放大器的信号并进行模数转换，同时存储转换结果;另一方面将存储的转换结果进行数据分析，并直接显示谱线，或者通过计算机接口送给计算机进行数据处理和谱线显示。 图2.3 多道脉冲幅度分析器框图 多道脉冲幅度分析器的原理结构框图如图2-2所示。脉冲信号在通过甄别电路和控制电路时，甄别电路给出脉冲的过峰信息，并启动A/D转换。A/D转换电路对脉冲信号峰值幅度进行模数转换，并将转换结果存储在片上Flash中，由微控制器进行相应的数据处理。 峰值检测电路 峰值检测电路根据实际需求可分为两种类型:数字型和模拟型。数字式峰值检测电路要以高速处理器为核心，结合高速ADC，在采样脉冲的控制下，对信号进行连续测量，得到原始测量数据，再通过一种算法，解算出脉冲峰值信息。比如我们一个脉冲是l,us脉冲宽，那么我们至少在l,us内进行大于10次以上的ADC转换值，然后再对这些值进行处理，得到一个最大值，认为这个值是峰值，接着这个值与我们设定的阐值进行比较，如果是大于闭值，那么我们认为是一个脉冲峰值，否则，认为是干扰噪声，我们丢弃这个数据。这就要求我们的CPU有足够的处理速度，ADC有足够快的转换速度。典型的方案是DSP处理器结合FPGA 以及高速ADC。模拟型峰值检测电路相对就简单多了，只有在脉冲信号到来的时候，峰值