劉宏偉,水鵬朗,孔令講,位寅生,劉永祥,王 宇,李 剛,陳 渤
(1.西安電子科技大學(xué) 雷達(dá)信號(hào)處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710071;2.電子科技大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院,四川 成都 611731;3.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001;4.國(guó)防科技大學(xué) 電子科學(xué)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410073;5.中國(guó)科學(xué)院 空天信息創(chuàng)新研究院,北京 100864;6.清華大學(xué) 電子工程系,北京 100084)
雷達(dá)歷經(jīng)了80多年的發(fā)展,如今已成為重要的信息傳感器之一,在國(guó)防領(lǐng)域具有戰(zhàn)略性地位,在民用領(lǐng)域也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著軟硬件相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展,現(xiàn)代雷達(dá)已經(jīng)不僅僅局限于高功率、高分辨、多波段等傳統(tǒng)的性能提升和功能擴(kuò)展,且更多聚焦于信號(hào)處理的精細(xì)化、信息處理的智能化、單一平臺(tái)功能的多樣化和集成化、多平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化與協(xié)同化、器件發(fā)展的小型化和片上化、服務(wù)界面的便利化和人性化等,使其應(yīng)用日益廣泛。為此,《西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)》組織了“雷達(dá)技術(shù)進(jìn)展”專題,共錄用23篇論文,包括目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤、雷達(dá)成像、電子對(duì)抗、協(xié)同組網(wǎng)等方向,分別介紹如下。
論文《采用CNN-SSD的雷達(dá)HRRP小樣本目標(biāo)識(shí)別方法》對(duì)于非合作目標(biāo)識(shí)別拋開(kāi)數(shù)據(jù)集完備假設(shè),提出了一種采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型連續(xù)自蒸餾的雷達(dá)高分辨距離像小樣本目標(biāo)識(shí)別方法。該方法首先利用包含45類合作目標(biāo)的完備的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練得到一個(gè)初始的類別無(wú)關(guān)的特征提取器;基于此,進(jìn)一步采用模型連續(xù)自蒸餾機(jī)制得到更具泛化能力的特征提取器;最后,在非合作目標(biāo)上對(duì)所提取特征的泛化能力進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于5類非合作目標(biāo),所提方法在僅有1個(gè)、5個(gè)和10個(gè)訓(xùn)練樣本的情況下,平均識(shí)別率分別達(dá)到61.26%,84.69%和92.52%,實(shí)現(xiàn)了對(duì)庫(kù)外樣本的快速有效識(shí)別。
論文《海雜波背景下雷達(dá)目標(biāo)貝葉斯檢測(cè)算法》針對(duì)非高斯海雜波背景下參考單元數(shù)目較少時(shí)自適應(yīng)檢測(cè)器性能損失嚴(yán)重的問(wèn)題,提出了兩種基于協(xié)方差矩陣先驗(yàn)分布信息的自適應(yīng)檢測(cè)算法,將海雜波建模為復(fù)合高斯模型,紋理分量建模為一個(gè)服從廣義逆高斯分布的隨機(jī)變量。首先將散斑的協(xié)方差矩陣建模為一個(gè)服從復(fù)逆威沙特分布的隨機(jī)矩陣,然后根據(jù)廣義似然比準(zhǔn)則設(shè)計(jì)了一種不依賴于參考單元數(shù)據(jù)的自適應(yīng)檢測(cè)器。由于在參考單元數(shù)目增多時(shí),不依賴于輔助數(shù)據(jù)的檢測(cè)器性能會(huì)差于傳統(tǒng)的自適應(yīng)檢測(cè)器,所以根據(jù)最大后驗(yàn)檢驗(yàn)準(zhǔn)則并使用參考單元數(shù)據(jù),又設(shè)計(jì)了一種依賴于參考單元數(shù)據(jù)和先驗(yàn)知識(shí)的自適應(yīng)檢測(cè)器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在參考單元數(shù)目較少時(shí),所提出的兩種檢測(cè)器具有較好的檢測(cè)性能;在不同的參考單元數(shù)目下,所提出的依賴于參考單元數(shù)據(jù)和先驗(yàn)知識(shí)的自適應(yīng)檢測(cè)器都具有最優(yōu)的檢測(cè)性能。
論文《一種改進(jìn)的泊松點(diǎn)過(guò)程概率多假設(shè)跟蹤方法》提出了一種低運(yùn)算復(fù)雜度、高跟蹤精度的多目標(biāo)跟蹤算法和與其配套的航跡管理方法,目標(biāo)和雜波產(chǎn)生的量測(cè)點(diǎn)被建模為泊松點(diǎn)過(guò)程,以量測(cè)的來(lái)源為缺失信息,通過(guò)EM(Expectation Maximisation)算法迭代求解目標(biāo)狀態(tài),獨(dú)立的量測(cè)關(guān)聯(lián)和目標(biāo)混合概率大大降低了算法的復(fù)雜度。此外,額外的回波多普勒信息作為目標(biāo)特征被引入關(guān)聯(lián)和濾波環(huán)節(jié)輔助跟蹤,提升了算法區(qū)分量測(cè)來(lái)源的能力,獲得了更高的跟蹤精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提方法可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的目標(biāo)跟蹤且運(yùn)算時(shí)間隨目標(biāo)數(shù)目線性增加。
論文《一種改進(jìn)模糊C均值聚類的電離層雜波分類方法》結(jié)合電離層雜波特性與其鄰域空間信息,提出了一種基于改進(jìn)的模糊C均值距離的電離層雜波分類方法,利用仿真數(shù)據(jù)與高頻地波雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該方法在不降低聚類性能的情況下,具有更符合實(shí)際物理意義的聚類結(jié)果并具有更高的分類精度。
論文《利用幅度重排的機(jī)載火控雷達(dá)工作模式識(shí)別方法》在分析機(jī)載火控雷達(dá)各工作模式信號(hào)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了一種利用幅度重排的工作模式識(shí)別方法。該方法充分利用信號(hào)幅度分布特征識(shí)別跟蹤信號(hào),對(duì)信號(hào)按幅度大小進(jìn)行重排,并進(jìn)行一階差分化處理,通過(guò)檢測(cè)重排幅度差分的凹口區(qū)間,有效地識(shí)別出了包含高威脅跟蹤信號(hào)的搜索加跟蹤和單目標(biāo)跟蹤工作模式。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明,所提方法對(duì)脈沖丟失和干擾不敏感,識(shí)別準(zhǔn)確率較高,且計(jì)算簡(jiǎn)單、運(yùn)算量小,便于工程化實(shí)現(xiàn)。
論文《采用乘性RNN的雷達(dá)HRRP目標(biāo)識(shí)別》 針對(duì)傳統(tǒng)的高分辨距離像識(shí)別方法沒(méi)有考慮時(shí)序相關(guān)性,且高分辨距離像的方位敏感性導(dǎo)致樣本的時(shí)序性發(fā)生變化的問(wèn)題,提出了一種乘性循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。首先,將高分辨距離像樣本轉(zhuǎn)化為序列形式,用于考慮距離單元間的相關(guān)性;其次,為了緩解方位敏感性導(dǎo)致的高分辨距離像時(shí)序變化與參數(shù)固定模型不匹配的問(wèn)題,根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自適應(yīng)地選擇對(duì)應(yīng)的參數(shù),并對(duì)高分辨距離像序列提取穩(wěn)健的時(shí)序信息;最后,采用投票策略將所有時(shí)刻的信息進(jìn)行融合,輸出樣本類別。采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提模型能夠有效地提取可分性特征并識(shí)別目標(biāo)。
論文《改進(jìn)型SVD-FRFT海雜波抑制方法》采用分塊處理、整體判決的思路,提出了一種新的基于時(shí)頻信息的SVD-FRFT海雜波抑制方法。首先對(duì)較長(zhǎng)的回波序列劃分子脈沖塊,分別提取每個(gè)子脈沖塊的前Q階信號(hào)分量并進(jìn)行塊間信號(hào)關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信號(hào)與雜波的初步分離;接著進(jìn)行自適應(yīng)分段SVD-FRFT處理,實(shí)現(xiàn)各階信號(hào)分量的進(jìn)一步提純;最后采用歸一化時(shí)頻脊二次擬合誤差對(duì)各階分量進(jìn)行判決,保留目標(biāo)信號(hào),濾除雜波信號(hào)。在仿真和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)上驗(yàn)證了所提方法的有效性及可靠性。相比于現(xiàn)有海雜波抑制方法,所提方法能夠適應(yīng)脈沖回波序列信雜比的變化,并且在信雜比較低及多目標(biāo)環(huán)境中,仍能有效地抑制海雜波,提取目標(biāo)信號(hào)。
論文《一種雜波分類輔助的近海岸模糊雜波抑制方法》針對(duì)近岸水面區(qū)域出現(xiàn)的強(qiáng)模糊地雜波造成多通道合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)雜波抑制性能下降的問(wèn)題,提出一種雜波分類輔助的近海岸模糊雜波抑制方法。首先,分別提取每一個(gè)距離-多普勒單元的多視干涉幅度/相位特征和多視干涉幅度梯度特征,構(gòu)造多視干涉特征協(xié)方差矩陣;然后,通過(guò)多視干涉特征協(xié)方差矩陣間的仿射不變黎曼距離完成自動(dòng)分類,準(zhǔn)確地獲取近海岸區(qū)域方位模糊位置;最后,在雜波分類結(jié)果的輔助下,選擇獨(dú)立同分布的雜波樣本估計(jì)背景雜波協(xié)方差矩陣,進(jìn)一步完成合成孔徑雷達(dá)多通道圖像域雜波抑制。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這種方法能夠?qū)0秴^(qū)域雜波進(jìn)行準(zhǔn)確分類,且可以有效地抑制方位模糊雜波。
論文《艦船目標(biāo)三維散射中心建模及SAR快速仿真方法》針對(duì)直接合成孔徑雷達(dá)成像仿真方法在實(shí)現(xiàn)大型艦船目標(biāo)回波仿真和合成孔徑雷達(dá)成像時(shí)時(shí)效偏低,難以滿足對(duì)海探測(cè)制導(dǎo)閉環(huán)驗(yàn)證過(guò)程中對(duì)合成孔徑雷達(dá)快速生成需求的問(wèn)題,提出了基于三維散射中心的艦船目標(biāo)合成孔徑雷達(dá)回波和成像仿真方法。首先通過(guò)射線管積分三維快速成像和CLEAN三維散射中心提取得到不同視角下目標(biāo)三維散射中心;然后通過(guò)對(duì)應(yīng)視角合成孔徑雷達(dá)成像幾何建模,快速計(jì)算出目標(biāo)合成孔徑雷達(dá)的回波數(shù)據(jù),經(jīng)成像聚集處理得到目標(biāo)合成孔徑雷達(dá)的復(fù)圖像。該方法綜合利用了電磁散射中心提取和完整的合成孔徑雷達(dá)處理流程,在保持電磁計(jì)算精度的條件下,顯著地提高了目標(biāo)成像仿真的效率和靈活性。以典型艦船目標(biāo)為例,驗(yàn)證了該方法的計(jì)算精度、效率和靈活性等優(yōu)勢(shì)。
論文《近海船長(zhǎng)分布建模與雷達(dá)艦船分類能力評(píng)估》通過(guò)中國(guó)船訊網(wǎng)采集了我國(guó)近海四大海域約30 000艘艦船的船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)信息,并提取了艦船長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)艦船長(zhǎng)度的分布擬合,發(fā)現(xiàn)韋布爾分布能夠很好地?cái)M合各海域的船長(zhǎng)分布,且分布參數(shù)有明顯差異?;谠撓闰?yàn)?zāi)P?,推?dǎo)出了艦船的大、中、小正確分類概率與徑向尺寸估計(jì)誤差之間的關(guān)系。結(jié)果表明,當(dāng)艦船航向角介于±75°之間時(shí),我國(guó)近海艦船的大中小正確分類概率達(dá)到90%的條件是艦船徑向尺寸估計(jì)誤差落在區(qū)間(-12.67 m,9.41 m)之內(nèi)。
論文《一種歷史特征輔助的模糊數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法》針對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)存在強(qiáng)模糊性和不確定性問(wèn)題,提出了一種基于高分辨一維距離像歷史特征輔助的模糊數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法。首先,針對(duì)高分辨一維距離像的姿態(tài)、幅度以及時(shí)移敏感性問(wèn)題,對(duì)其提取得到敏感性低的特征;其次,使用航跡起始的特征構(gòu)建初始特征樣本庫(kù),并使用歷史時(shí)刻的特征構(gòu)建歷史特征樣本庫(kù),且實(shí)時(shí)更新特征樣本庫(kù);然后,采用區(qū)間熵權(quán)法確定特征權(quán)重,計(jì)算量測(cè)與目標(biāo)的模糊隸屬度,構(gòu)建模糊矩陣;最后,基于最大模糊隸屬度原則實(shí)現(xiàn)量測(cè)與目標(biāo)的關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在目標(biāo)的機(jī)動(dòng)和非機(jī)動(dòng)場(chǎng)景下,這種算法的關(guān)聯(lián)性能均優(yōu)于模糊關(guān)聯(lián)算法,并且隨著雜波密集程度的增大,兩個(gè)算法的關(guān)聯(lián)性能均逐漸降低,但所提算法的關(guān)聯(lián)性能更好。
論文《分布式小衛(wèi)星MIMO-SAR超高分辨成像方法》針對(duì)分布式小衛(wèi)星多發(fā)多收合成孔徑雷達(dá)的聚束工作模式,提出了一種超高分辨成像方法,降低了多通道高分辨率模式下衛(wèi)星的存儲(chǔ)壓力以及成像負(fù)荷。該方法首先將各通道的全孔徑信號(hào)劃分為子孔徑信號(hào);然后對(duì)子孔徑信號(hào)進(jìn)行解模糊處理,并利用改進(jìn)的時(shí)域帶寬合成方法獲得大帶寬信號(hào);再使用子孔徑圖像相干融合算法獲得超高分辨率圖像。仿真實(shí)驗(yàn)表明,改進(jìn)的時(shí)域帶寬合成方法能夠有效地合成帶寬,并且所提方法的成像效果良好。該方法的有效性和可靠性得到驗(yàn)證。
論文《廣角SAR各向異性散射目標(biāo)分離成像》為解決廣角合成孔徑雷達(dá)觀測(cè)條件下,許多被照射物體的散射特性會(huì)隨著觀測(cè)角度的變化而變化,導(dǎo)致重建圖像的分辨率和解析力降低這一問(wèn)題,提出了一種基于稀疏約束的信源分離成像方法。首先,利用各向同性和各向異性散射目標(biāo)的不同散射特性,構(gòu)造聯(lián)合系統(tǒng)函數(shù)投影算子;然后,基于稀疏約束抑制交叉投影能量,實(shí)現(xiàn)混合接收數(shù)據(jù)的分離成像,使得重建各向異性散射目標(biāo)的圖像的聚焦質(zhì)量和可解譯性能都得到了改善;最后,數(shù)值模擬驗(yàn)證了該方法的有效性,其重建圖像的分辨率和解析力都得到了顯著提高。
論文《用于三維散射中心SBR建模的邊緣繞射修正》綜合考慮目標(biāo)的鏡面反射與邊緣繞射貢獻(xiàn),提出一種針對(duì)基于彈跳射線技術(shù)的三維散射中心建模的邊緣繞射修正方法。利用彈跳射線技術(shù),結(jié)合圖像域射線管積分和等效邊緣電磁流方法,推導(dǎo)了考慮邊緣繞射修正的三維逆合成孔徑雷達(dá)圖像計(jì)算公式。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法能夠有效地提高三維散射中心的建模精度。
論文《一種多目標(biāo)與多基地雷達(dá)之間的博弈策略》針對(duì)多基地多輸入多輸出雷達(dá)與多目標(biāo)之間的對(duì)抗博弈,研究了一種多基地雷達(dá)系統(tǒng)的功率分配與波束成形聯(lián)合技術(shù)。在一個(gè)確定的信干噪比約束下,多基地雷達(dá)系統(tǒng)的主要目的是極小化自身發(fā)射總功率,并期望通過(guò)波束成形算法來(lái)抑制互雷達(dá)通道干擾,提升目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤的準(zhǔn)確性?;诶走_(dá)之間的策略非合作博弈,證明了博弈的納什均衡解的存在性和唯一性。然后,根據(jù)理論分析提出了一種迭代的聯(lián)合波束成形與功率分配博弈算法。該算法利用線性約束最小方差準(zhǔn)則得到了多基地雷達(dá)的接收波束成形器權(quán)矢量,抑制了互雷達(dá)干擾的影響。數(shù)值結(jié)果表明,所提算法較相關(guān)博弈算法有更好的干擾抑制能力和更少的功率損耗。
論文《一種深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多站雷達(dá)系統(tǒng)干擾鑒別方法》針對(duì)現(xiàn)有多站雷達(dá)系統(tǒng)欺騙式干擾鑒別方法,僅利用目標(biāo)回波空間相關(guān)性單一特征作為度量標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致特征提取全面性不夠,鑒別算法有效性和普適性不足的問(wèn)題,提出一種基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多站雷達(dá)系統(tǒng)干擾鑒別方法,將多站雷達(dá)協(xié)同探測(cè)技術(shù)在空間、時(shí)間和頻率域內(nèi)可用資源多、調(diào)度能力強(qiáng)的特點(diǎn),與深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)很強(qiáng)的模型學(xué)習(xí)和特征表示能力相結(jié)合,有效地應(yīng)用于欺騙式干擾對(duì)抗領(lǐng)域。充分利用回波數(shù)據(jù)的未知信息,獲取除相關(guān)性之外更多維、更全面、更完善、更深層的特征差異,達(dá)到更優(yōu)的干擾鑒別效果。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,這種深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾鑒別方法可以有效地降低噪聲和脈沖數(shù)量對(duì)干擾鑒別性能的影響,緩解非理想條件下目標(biāo)回波相關(guān)系數(shù)對(duì)干擾對(duì)抗技術(shù)的限制,拓寬應(yīng)用過(guò)程的邊界條件。
論文《時(shí)頻分析聯(lián)合帶通濾波抑制間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾》針對(duì)常規(guī)信號(hào)處理方法難以有效抑制間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾的問(wèn)題,首先在時(shí)頻域?qū)?shù)個(gè)脈沖重復(fù)周期的接收信號(hào)進(jìn)行積累,實(shí)現(xiàn)信號(hào)時(shí)頻信息的增強(qiáng);然后,結(jié)合圖像處理算法在時(shí)頻面上準(zhǔn)確地提取干擾分布區(qū)域,并通過(guò)時(shí)頻域?yàn)V波粗略地重構(gòu)目標(biāo)回波信號(hào);最后,依據(jù)重構(gòu)的時(shí)域信號(hào)構(gòu)造帶通濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾和噪聲的抑制。仿真結(jié)果表明,該方法可以在低信噪比、多目標(biāo)環(huán)境下有效地抑制多種類型的間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾。相比于其他方法具有更強(qiáng)的穩(wěn)健性,且在抑制假目標(biāo)的同時(shí)不會(huì)造成明顯的真實(shí)目標(biāo)幅度損失。
論文《多基地雷達(dá)柵欄覆蓋的優(yōu)化布站方法》為解決多基地雷達(dá)的優(yōu)化布站問(wèn)題,提出了一種利用非等分柵欄覆蓋的優(yōu)化布站方法。該方法首先利用非等分柵欄覆蓋區(qū)域之間的關(guān)系構(gòu)造約束條件,將優(yōu)化問(wèn)題分解為兩個(gè)子問(wèn)題——單條部署線的優(yōu)化布站問(wèn)題和非等分柵欄組合的優(yōu)化問(wèn)題;其次,基于單條部署線上的優(yōu)化布站條件,采用窮舉法求解單條部署線的優(yōu)化布站問(wèn)題;然后,根據(jù)最小部署成本準(zhǔn)則,利用整數(shù)線性規(guī)劃求解非等分柵欄組合的優(yōu)化問(wèn)題;最后,確定最優(yōu)布站參數(shù)。仿真結(jié)果表明,相比于現(xiàn)有的同類方法,該優(yōu)化布站方法可以取得更低的部署成本并且需要的發(fā)射站更少。
論文《一種收發(fā)互易的頻帶合成STAP-GMTI系統(tǒng)架構(gòu)》提出了一種基于收發(fā)互易的低瞬時(shí)帶寬陣列,通過(guò)頻帶合成實(shí)現(xiàn)高分辨率地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)顯示的系統(tǒng)架構(gòu)及處理方法。陣列的收發(fā)互易實(shí)現(xiàn)了等效相位中心的重合,頻帶合成過(guò)程中無(wú)須補(bǔ)償目標(biāo)偏離波束中心的相位差,可實(shí)現(xiàn)精確的頻帶合成;寬帶信號(hào)合成后,采用空時(shí)二維信號(hào)處理抑制雜波,實(shí)現(xiàn)對(duì)地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)。仿真驗(yàn)證了該系統(tǒng)架構(gòu)及處理方法的正確性。
論文《一種改進(jìn)的寬波束線陣?yán)走_(dá)物位測(cè)量算法》提出了一種改進(jìn)的寬波束線陣?yán)走_(dá)物位測(cè)量算法,用于解決寬波束雷達(dá)物位測(cè)量時(shí)強(qiáng)雜波干擾導(dǎo)致的物位測(cè)量錯(cuò)誤問(wèn)題。利用均勻線陣調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá),首先進(jìn)行強(qiáng)散射點(diǎn)檢測(cè)及其參數(shù)估計(jì),獲取強(qiáng)散射點(diǎn)的距離、角度和幅值信息;進(jìn)而在分析其產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上,進(jìn)行多維有效點(diǎn)判別,從強(qiáng)散射點(diǎn)集合中識(shí)別物位測(cè)量的有效點(diǎn)。糧倉(cāng)實(shí)地試驗(yàn)采用77 GHz寬波束線陣?yán)走_(dá)對(duì)低介電常數(shù)物料進(jìn)行測(cè)量,在現(xiàn)實(shí)工業(yè)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了物位的準(zhǔn)確、穩(wěn)定測(cè)量。從算法角度突破了雷達(dá)物位測(cè)量對(duì)天線波束寬度的限制,對(duì)小型化、低成本的寬波束雷達(dá)物位計(jì)的研發(fā)、應(yīng)用具有重要意義。
論文《二次諧波加權(quán)重構(gòu)的77 GHz FMCW雷達(dá)心率監(jiān)測(cè)方法》針對(duì)呼吸及其諧波強(qiáng)干擾下的心率估計(jì)問(wèn)題,提出了一種利用心跳2次諧波信號(hào)加權(quán)重構(gòu)的心率監(jiān)測(cè)方法,并運(yùn)用77 GHz FMCW雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了心率的精準(zhǔn)測(cè)量。在胸壁位移信號(hào)多分辨率分析的基礎(chǔ)上,依據(jù)各層能量分布特性,對(duì)心跳2次諧波范圍內(nèi)的子頻帶進(jìn)行加權(quán)處理,以凸顯心跳2次諧波最可能出現(xiàn)的頻率范圍,這不僅避免了呼吸及其諧波的強(qiáng)干擾,而且也能避免譜峰估計(jì)中模型階數(shù)選擇難題。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明,這種方法能在77 GHz FMCW雷達(dá)上實(shí)現(xiàn)高精度的心率監(jiān)測(cè)。
論文《利用共軛對(duì)稱性的數(shù)字IQ頻域校準(zhǔn)方法》針對(duì)雷達(dá)中頻信號(hào)解調(diào)過(guò)程中的IQ不平衡問(wèn)題,從IQ不平衡模型及誤差的頻譜特點(diǎn)分析出發(fā),提出了基于共軛對(duì)稱性的數(shù)字IQ頻域校準(zhǔn)方法。首先將存在IQ不平衡的中頻信號(hào)進(jìn)行頻域分解,展開(kāi)為單邊的理想信號(hào)和雙邊的誤差信號(hào),其中誤差信號(hào)可進(jìn)一步分解為鏡像分量誤差和主頻分量誤差;然后利用兩種誤差信號(hào)的原始頻譜和共軛信號(hào)頻譜的對(duì)應(yīng)關(guān)系,在數(shù)字端通過(guò)頻譜運(yùn)算,得到誤差信號(hào)的頻域估計(jì);最后對(duì)中頻信號(hào)頻譜和誤差信號(hào)頻譜估計(jì)值進(jìn)行相減相消,完成校準(zhǔn)。合成孔徑雷達(dá)成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提方法可以有效地抑制中頻信號(hào)的鏡像分量誤差和主頻分量誤差,從而有效地校準(zhǔn)IQ的幅相不平衡問(wèn)題。
論文《一種Si CMOS的Ka波段毫米波功率放大器》為了滿足毫米波雷達(dá)或通信系統(tǒng)對(duì)更高發(fā)射功率的需求,基于65 nm Bulk Si CMOS工藝制程設(shè)計(jì)了一款Ka頻段功率放大器。該功率放大器工作于30~32 GHz,采用了共源共柵差分對(duì)結(jié)構(gòu)的兩級(jí)放大單元,使用中和電容增強(qiáng)電路的穩(wěn)定性,并以變壓器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了片上無(wú)源阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過(guò)測(cè)試,該功率放大器在工作頻段內(nèi)的最大輸出功率為16.3 dBm。當(dāng)功率放大器過(guò)驅(qū)動(dòng)時(shí),其最大功率附加效率為16.9 %,-1 dB壓縮點(diǎn)為13.2 dBm,功率增益為23.6 dB。這種功率放大器芯片在功率增益和芯片面積利用率方面具有優(yōu)勢(shì),為硅基毫米波功率放大器提供了一種可行的高功率輸出的設(shè)計(jì)實(shí)例。
我們相信讀者可以從以上的學(xué)術(shù)論文中發(fā)現(xiàn)很多有益的思路和解決問(wèn)題的方法,并借此機(jī)會(huì)感謝所有作者的貢獻(xiàn)以及所有評(píng)審專家的辛勤付出。是大家的無(wú)私奉獻(xiàn)和辛勤努力,使得編委團(tuán)隊(duì)成功組織了這一期專題。