【摘要】：復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)探測與識別是武器裝備及工業(yè)自主無人系統(tǒng)的核心技術(shù),現(xiàn)實中單一探測體制已經(jīng)無法滿足強干擾條件下的目標(biāo)探測要求。由于微波探測技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)和軍事領(lǐng)域,其對沙塵、雨雪、云霧等自然環(huán)境干擾不敏感,可以通過多源復(fù)合探測的方式有效解決激光、紅外等光學(xué)探測抗自然環(huán)境干擾不足的問題,有效提高目標(biāo)識別可靠性。目前軍事領(lǐng)域?qū)討B(tài)目標(biāo)的無線電探測已經(jīng)進行了長期且深入的研究,形成了多種波段的雷達、無線電引信等裝備產(chǎn)品。在近場探測中,軍用裝備較為昂貴,然而民品中廣泛應(yīng)用的微波感應(yīng)開關(guān)具有成本低廉、體積小、可靠性高等諸多優(yōu)點,如何有效地發(fā)揮該民品技術(shù)的應(yīng)用潛力,研究其在近場探測軍事裝備中的應(yīng)用價值,具有重要的軍民融合意義。本文以5.8GHz微波感應(yīng)開關(guān)為研究對象,分析了基于多普勒效應(yīng)的微波感應(yīng)探測實現(xiàn)原理,確定了微波探測技術(shù)方案,研究了該型微波開關(guān)對戰(zhàn)場模擬動態(tài)目標(biāo)的探測性能。首先,對基于多普勒微波目標(biāo)探測系統(tǒng)進行了總體設(shè)計,完成了微波發(fā)射與接收模塊的研究、多普勒信號處理模塊的設(shè)計,并經(jīng)過仿真與實驗驗證,搭建了硬件實驗平臺。然后,通過對小目標(biāo)、離散破片目標(biāo)、平面目標(biāo)、體目標(biāo)、模擬雨場干擾和沙塵干擾等不同目標(biāo)及干擾在不同距離、速度、交會方式時的情況進行理論分析及實際測試,獲得了不同目標(biāo)的回波波形,提取了多種目標(biāo)回波特性。最后,根據(jù)模擬體目標(biāo)、離散破片和沙塵干擾的傅里葉頻譜特征,提取了基于傅里葉頻譜峰值的三個特征參量,研究了基于支持向量機的微波目標(biāo)識別算法。仿真及調(diào)試驗證了多普勒信號處理電路能將微弱的目標(biāo)回波信號放大與濾波,為動態(tài)多目標(biāo)的探測奠定了硬件基礎(chǔ)。實驗測試表明車輛目標(biāo)、離散破片和沙塵干擾的多普勒回波頻譜具有顯著差異,同時雨場等自然環(huán)境干擾對微波不敏感。統(tǒng)計結(jié)果顯示,基于頻譜峰值比值的三個特征參量用來區(qū)分目標(biāo)和兩種干擾是可行的。算法仿真及試驗表明,目標(biāo)分類識別準(zhǔn)確率約為85%,因此該方法可以有效地剔除沙塵和離散破片等自然及戰(zhàn)場環(huán)境中的虛假干擾,提高戰(zhàn)場目標(biāo)識別準(zhǔn)確性。
【圖文】：

微波屬于無線電波的一種，無線電波按波長 和頻率 f 可分為長波（ >1000m，30 kHz < f<300kHz） 、 中 波 （ 100 m < <1000m， 300 kHz < f<3000kHz） 、 短 波（ 10 m < <100m， 3 MHz < f<30MHz）、超短波（ 1m < <10m， 30 MHz < f<300MHz,或稱其為甚高頻（VHF）波、米波）以及微波。微波的波長范圍在 1mm～1m 之間，它是一種高頻電磁波，頻率范圍在 300MHz～300GHz 之間。微波具有其獨特的性質(zhì)，如似光性、似聲性、穿透性、寬頻帶特性、抗低頻干擾特性等。21 世紀(jì)以來，微波技術(shù)正朝著更高頻段、寬頻帶、高功率、高穩(wěn)定性、數(shù)字化和小型化等方向發(fā)展。由于微波具有上述諸多特點，因此得到了廣泛應(yīng)用，本文的微波感應(yīng)探測技術(shù)就是基于多普勒效應(yīng)原理，根據(jù)不同目標(biāo)的微波反射特性進行目標(biāo)識別與抗干擾研究[1]。常見的近感探測方式主要有光電探測、微波探測等，它們都具有各自的優(yōu)缺點和適用場合。光電探測技術(shù)在航天、航空、煤礦、工業(yè)建筑與交通領(lǐng)域等方面應(yīng)用較為廣泛，主要包括紅外和激光探測技術(shù)。圖 1.1（a）為無線紅外廣角探測器，其水平方向的探測角度為±55°、垂直方向為±30°，圖 1.1（b）為單站激光目標(biāo)探測系統(tǒng)。

（a）雷達式微波探測模塊 （b）多普勒效應(yīng)原理圖 1.2 微波探測產(chǎn)品及原理微波探測技術(shù)有很多優(yōu)點，在抗煙塵和雨雪干擾方面其優(yōu)勢更為明顯，主要表現(xiàn)在：a）微波最易被金屬材質(zhì)的物體反射，而戰(zhàn)場中的目標(biāo)大多由金屬制成，因此微波探測的軍事應(yīng)用價值巨大；b）微波探測的準(zhǔn)確率高，，能基本滿足探測技術(shù)精準(zhǔn)度的要求；c）微波探測的全天候探測能力強，而且在惡劣的氣候條件下其性能更加出色；d）與紅外探測、激光探測不同，微波探測抗煙塵能力強；e）微波探測裝置體積小、功耗低，而且微波可以穿透塑料，所以易于被安裝及隱藏。然而，微波探測也有其缺點，主要體現(xiàn)在對信號的處理上，因此在信號處理方面需要加深研究。紅外、激光與微波三種探測方式的總體性能比較如表 1.1 所示，分析對比不同探測方式的優(yōu)缺點有助于更好地了解它們的綜合應(yīng)用價值，為多源復(fù)合探測提供基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN015;E933

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張夢琪;楊名;;多普勒效應(yīng)測速新探[J];大學(xué)物理實驗;2015年05期

2 嚴明;嚴衛(wèi);王迎強;產(chǎn)世軍;介陽陽;周霄林;;基于微波遙感的海表面鹽度探測機制研究進展[J];遙感信息;2015年02期

3 李平;魏仲慧;何昕;何丁龍;何家維;梁國龍;凌劍勇;;采用多形狀特征融合的多視點目標(biāo)識別[J];光學(xué)精密工程;2014年12期

4 李新德;潘錦東;DEZERT Jean;;一種基于DSmT和HMM的序列飛機目標(biāo)識別算法[J];自動化學(xué)報;2014年12期

5 李開明;張群;羅迎;梁必帥;楊小優(yōu);;地面車輛目標(biāo)識別研究綜述[J];電子學(xué)報;2014年03期

6 朱軼明;班顯秀;劉小東;趙明;李洋;張維全;萬緒江;盧秉紅;;遼寧一次暴雨天氣過程的多普勒雷達層狀云降水回波特征分析[J];氣象與環(huán)境科學(xué);2014年01期

7 施曉海;陳彬強;白志科;肖素娟;張周鎖;;時頻分析及曲線擬合在引信信號檢波中的應(yīng)用[J];魚雷技術(shù);2013年06期

8 閆琰;李明;盧云龍;;基于多特征聯(lián)合處理的靈巧噪聲干擾識別[J];雷達科學(xué)與技術(shù);2013年05期

9 劉愛國;察豪;周沫;;岸海交界處微波雷達超視距探測實驗研究[J];電波科學(xué)學(xué)報;2013年04期

10 谷松巖;郭楊;王振占;盧乃錳;;風(fēng)云三號A星微波濕度計探測通道定標(biāo)分析[J];氣象科技進展;2013年04期

相關(guān)會議論文 前1條

1 董佩明;黃江平;劉桂青;;FY-3A微波探測資料的直接同化應(yīng)用及云雨條件下的亮溫模擬[A];創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展 提高氣象災(zāi)害防御能力——S12航空與航天氣象技術(shù)研究與應(yīng)用[C];2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 賀秋瑞;FY-3C衛(wèi)星微波濕溫探測儀反演大氣溫濕廓線研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心);2017年

2 李志強;連續(xù)波多普勒無線電引信目標(biāo)信號識別方法研究[D];北京理工大學(xué);2014年

3 盧佩;基于類生物視覺特性的目標(biāo)識別[D];中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2014年

4 胡巍;基于多普勒雷達的非接觸式生命體征檢測技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

5 王星東;主被動微波遙感南極冰蓋凍融探測[D];中南大學(xué);2013年

6 史思琦;基于輪廓特征的目標(biāo)識別研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 趙銳;基于微波探測雷達的冰層厚度反演算法的研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2016年

2 安宗營;小型微波探測系統(tǒng)的研制[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

3 張福云;基于小型化天線的多普勒傳感器研究[D];電子科技大學(xué);2013年

4 龐智強;X波段多普勒測速雷達前端研究[D];電子科技大學(xué);2013年

5 林偉;Ku波段測速雷達前端技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2012年

本文編號：2704083