毫米波精確探測系統(tǒng)的信號檢測及處理.pdf

1、毫米波精確探測分為主動精確探測和被動精確探測。在本文中，主動精確探測指距離高分辨雷達(dá)，被動精確探測指被動高分辨成像。主動精確探測方式探測距離較遠(yuǎn)，可以獲得目標(biāo)的速度、角度、距離等精確信息。信號處理是精確探測系統(tǒng)一個不可或缺的部分，先進(jìn)的信號處理技術(shù)是提高毫米波探測系統(tǒng)精確性的一個主要因素。主動精確探測系統(tǒng)的信號檢測與處理的關(guān)鍵技術(shù)有：中頻正交采樣技術(shù)、數(shù)字脈沖壓縮技術(shù)、運動目標(biāo)檢測技術(shù)、波形設(shè)計等。被動精確探測不發(fā)射電磁波，因而沒有電磁

2、污染和目標(biāo)閃爍效應(yīng)，工作比較隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)，對覆蓋吸波涂層材料的目標(biāo)探測能力很強。被動高分辨成像是被動探測的重要研究方向之一，但是被動毫米波成像的一個缺陷是天線口徑小，圖像分辨率較低，因此用軟件處理的方法提高圖像分辨率是被動高分辨成像的一個重要研究方向。若把兩種毫米波精確探測系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成主被動復(fù)合探測系統(tǒng)，可以使主動和被動探測系統(tǒng)優(yōu)勢互補，探測目標(biāo)的詳細(xì)信息，并通過被動成像系統(tǒng)得到物體的二維圖像。 結(jié)合科研任務(wù)，本文主要研

3、究主動和被動精確探測系統(tǒng)的信號處理技術(shù)，本文的主要研究工作如下： (1)針對精確探測系統(tǒng)的研究，其一，關(guān)于主動精確探測系統(tǒng)，研究了一種距離高分辨雷達(dá)一頻率步進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)的工作原理，并對其系統(tǒng)參數(shù)分析；分析了兩種距離高分辨信號一線性調(diào)頻信號和調(diào)頻步進(jìn)信號的工作原理。其二，關(guān)于被動精確探測系統(tǒng)，研究了目標(biāo)在毫米波段的輻射特性，重點研究了毫米波交流輻射計的工作原理，完成了交流輻射計的參數(shù)設(shè)計：分析了焦平面陣列成像系統(tǒng)參數(shù)。 (2

4、)研究了毫米波頻率步進(jìn)雷達(dá)中頻帶通采樣及數(shù)字正交變換的工作原理，介紹了幾種常用的正交檢波方法及多相濾波理論；設(shè)計一組分?jǐn)?shù)延遲濾波器，用于多相濾波法的數(shù)字正交變換，并對其做鏡頻抑制性能分析。對帶通采樣及多相濾波正交變換進(jìn)行硬件實現(xiàn)并通過了外場實驗。 (3)頻率步進(jìn)信號和調(diào)頻步進(jìn)信號存在嚴(yán)重的距離-速度耦合現(xiàn)象，必須進(jìn)行速度補償。本文分析了速度對頻率步進(jìn)信號的影響，通過波形設(shè)計，提出頻率步進(jìn)信號和脈沖多普勒信號復(fù)合系統(tǒng)，低速時，只發(fā)

5、射頻率步進(jìn)信號，用它測速、測距；高速時，用頻率步進(jìn)信號測距，脈沖多普勒測速。實現(xiàn)了頻率步進(jìn)信號的距離高分辨。用同樣的方法，對調(diào)頻步進(jìn)信號做速度補償，實現(xiàn)調(diào)頻步進(jìn)信號的距離高分辨。 (4)在當(dāng)前技術(shù)水平下獲得的被動毫米波圖像的分辨率還很低，因此圖像超分辨處理是毫米波成像系統(tǒng)中必不可少的一個組成部分。本文研究了正則化圖像復(fù)原的原理，針對退化的毫米波輻射圖像退化因素，引入半二次正則化的方法，并給出確定性迭代算法，對毫米波輻射圖像超分辨

6、率復(fù)原。介紹了幾種常用的圖像客觀評價準(zhǔn)則，并用這些準(zhǔn)則對本文引入的方法和幾種常用的圖像復(fù)原方法進(jìn)行比較評判。 (5)介紹了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的原理及其在圖像處理中的應(yīng)用，提出用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法進(jìn)行毫米波輻射圖像邊緣檢測，并把邊緣信息補償給經(jīng)過濾波的圖像，從而使圖像邊緣銳化，層次清晰。提出用模-1距離法對水平掃描成像造成的錯位進(jìn)行平動補償。 總之，本文的研究內(nèi)容是實現(xiàn)毫米波精確探測必須解決的問題，為毫米波主被動復(fù)合精確探測系統(tǒng)奠定良好的基