李志刚[1]2004年在《交通领域中毫米波探测系统若干关键问题的研究》文中研究指明交通运输领域已经完全成为承载社会发展的动脉,各种交通运输工具成了社会和经济发展的纽带。安全、快捷、舒适的交通运输理念是交通运输领域的发展原则。但是随着交通运输领域迅猛发展,交通安全问题日益显露出来,成了困扰交通运输领域进一步发展的主要障碍,这种现象在我国尤为突出。使交通车辆拥有良好的主动安全防护系统和先进的车辆控制系统,能够达到探测障碍物及其它车辆目标防止碰撞的目的; 而且可以在行车过程中根据防撞规避要求或者实际需要进行跟驰状态车间距的控制与调整。不但可以提高车辆行驶安全性而且可以提高驾驶的舒适性和道路流通能力。而用于目标检测的各种体制防撞雷达系统、车辆间距控制调整系统等是实现交通防撞的基础,针对这些问题进行研究具有现实的社会意义和经济意义。本课题围绕毫米波探测系统多目标检测、Chirp类干扰信号与差频信号的区分和加速度获取等方面主要做了以下工作:1、论文介绍了汽车防撞系统的国内外研究背景和研究现状,对各种防撞探测系统进行了比较,发现毫米波体制的雷达探测系统具有稳定的探测性能,不受被测物体表面形状、颜色等因素影响; 对大气紊流、气涡流等具有适应性,可以保证雷达探测系统在任何天气情况下正常运行,非常适合公路交通探测环境。2、进行毫米波雷达发射波形的研究; 针对传统调频波(叁角波)处理信号所需时间较长,影响雷达系统响应特性的缺陷,在原有波形的基础上设计出新波形,双斜率对称锯齿波。新波形是采用对称结构将测量时间进行了有效地压缩,能够提高系统的响应特性,并对所设计波形进行了波形产生实验,验证其可行性。3、为了解决传统叁角调频连续波的差频信号在频域匹配过程中的不确定性带来的多目标检测难题,结合本文设计的波形,提出了变组合重迭判决算法来实现多目标的同时检测,并对多目标判决算法进行了仿真验证,实验结果表明新的波形结合给出的算法完全能够满足多目标判决的要求,可以解决困扰毫米波车载防撞探测系统的多目标检测难题。4、探测系统回波信号中通常不但包含目标回波信息而且还混有各种具有随机
邹冉[2]2017年在《毫米波无源成像隐匿目标检测算法研究》文中研究表明目前,我国面临的反恐形势日趋复杂,反恐任务日益艰巨,安检技术作为反恐力量的支撑,必须与时俱进。国内外研究表明,毫米波无源探测成像技术已成为安检技术的重要发展趋势,其中,隐匿目标检测算法是毫米波无源探测成像技术中的核心技术之一。隐匿目标检测算法在微波和红外图像领域已经有了许多成熟的研究和运用案例,而针对毫米波图像领域,还有大量的问题和技术方法有待深入研究与解决。本论文的研究内容依托于具体科研项目,主要内容包括:(1)基于毫米波无源成像技术理论基础,建立了目标在毫米波波段的热辐射功率与物体自身温度及亮温温度的数学模型,研究了几种与毫米波图像质量相关的评价方法。(2)分析了毫米波无源探测成像系统的成像结果中出现条带噪声的原因,提出了相应的通道失配模型。通过实际的毫米波无源探测成像实验,对通道两点定标算法进行了评估,并提出了通道两点定标算法的改进算法。(3)利用实际科研项目研制的系统所取得的成像样本数据,对传统多通道成像图像域均衡算法中的直方图匹配法、傅里叶变换法进行了相应的仿真实验,并从实验结果中分析归理了所使用均衡算法的性能,从而确定了在毫米波图像领域进行图像域通道均衡的研究方向。重点研究了矩匹配法,通过利用毫米波图像的统计信息,研究提出了一种基于改进矩匹配法的多通道成像图像域自适应均衡算法,并取得了优良的实验结果。(4)采用支持向量机理论,在分类器的回归模型条件下,从数学上分析并解决了二分类问题中经典的分类面构建问题。并在此基础上,通过对尺度不变特征变换(SIFT)算子及数字图像连通域的研究,研究提出了一种改进的基于支持向量机的隐匿目标检测算法。本论文中的所有仿真实验数据样本均来源于实际的科研实验,实验结果验证了相关研究内容的有效性。综上所述,本论文中所有的改进算法能够有效地提高毫米波无源成像中隐匿目标的检测性能,对毫米波无源探测成像技术有实际的理论参考和工程应用价值。
袁刚[3]2015年在《基于聚类分割和多尺度分解的多波段图像融合算法研究》文中提出无源毫米波探测成像系统利用物体自身辐射的能量差异而成像,所成图像能够实现隐匿物品的探检。无源毫米波探测成像技术广泛运用在机场安检、重点区域监控和战场环境侦查等领域。由于毫米波探测系统的成像分辨率受天线特性的限制,所成的毫米波图像较为模糊,图像分辨率较差,这些缺点不利于开展后续的图像检测、融合等研究工作。利用多波段图像融合技术,将毫米波图像和同一场景的光学图像进行融合,综合多传感的成像优点,减少图像冗余信息,增强互补信息,以便人眼识别与研制。本文研究基于具体的科研项目。首先研究了聚类分析技术,用以进行毫米波图像分割,提取出感兴趣的目标区域;然后在此基础上,研究并提出了一种基于区域分割和多尺度分解的多波段图像融合方法;具体的研究内容包括:1.基于无源毫米波成像理论、模型和多波段图像融合基础理论,对毫米波成像原理和成像特点进行了分析。对一些典型的多波段图像融合方法和图像融合质量的评价指标进行了分析和总结。2.研究了聚类分析技术。对聚类模型的划分、对象之间的相似性度量进行了阐述。并重点介绍了K均值聚类算法,通过仿真实验,验证了其用于毫米波图像分割是有效和可靠的。3.研究了模糊C均值聚类和高斯混合模型聚类算法。通过优化目标函数,引入邻域约束信息,对标准的模糊C均值聚类算法进行了改进。基于概率分布的思想,对图像像素的灰度直方图分布进行拟合,将混合高斯模型和期望最大算法用于毫米波图像的分割处理,提取出了毫米波图像中的高灰度值目标区域,得到了目标和背景的二值化图像。4.研究并提出了一种基于区域分割和多尺度分解的多波段图像融合方法。使用聚类分析技术对毫米波图像进行分割,得到目标背景二值化图像后,对毫米波图像和可见光图像进行“非下采样金字塔(Nonsubsampled Pyramid,NSP)”变换。针对子图中的目标和非目标区域制定不同的融合策略,再将各尺度上的子图进行多尺度重构,得到融合图像。本文的算法基于毫米波探测系统的实测图像进行了仿真。软件仿真平台为Windows系统、Matlab和Visual Studio 2010软件,仿真结果证明了算法的有效性和稳定性。
陈康[4]2013年在《航天叁院叁十五所军民融合发展研究》文中指出航天产业是当今世界所有行业中最具挑战性和最具有广泛带动性的高科技领域之一。发展航天产业是增强经济实力、民族凝聚力、科技实力和国防实力的重要方式，从而催生了“航天经济”时代的来临。改革开放后，国际趋势和国内政策不断发生着变化。航天工业也正经历着这一前所未有的转变，从以前的单一的面对上级指令和计划的科研类型生产模式向多元的转向国内外市场的转变。这其中不但包括生产科研和产品经营，还包含资产与资本经营模式的转变。在经历这些转变和变革的过程中，有相当一部分的航天企业难以适应，以至于经济效益均出现下降的趋势，甚至有些企业出现难以维持日常的生产经营活动的状况。在如此宏观背景下，认真对航天单位的发展规划方向的问题进行研究，并在社会主义市场经济体制的轨道上进行未来的发展规划，是全面推进企业管理的现代化，重组有效资源，提高航天各企业经济实力的绝对条件。本文先将我国和国外的航空工业进行比较，表明我国航天和国外存在着不小的差距。之后从航天叁院叁十五所项目的经营现状出发，对其重点产业领域进行市场环境分析，包括石油领域、光电信息领域与航空制造板块进行了前景和趋势分析、发展基础分析以及技术相关性和发展路线分析。并由此提出航天叁院叁十五所目前发展规划面临的不足，尤其是从对科学研究规律性认识、市场化的民用产业发展机制、科技创新、成果转化模式以及管理体系方面进行论述，具体的指出了叁院叁十五所目前发展面临的困境。本文还着重于研究我国军工企业军民融合发展模式的研究与分析，以期获得航天企业发展的新道路。在研究我国军工企业军民融合发展模式之后，本文针对航天叁院叁十五所提出了具体的规划措施，依托航天叁院叁十五所在不同领域承担的项目，提出了具体而详细的相关规划发展路线。从而为叁院叁十五所今后军民融合的发展提供了切实而有经济效益的规划与路线。
汤滢江[5]2015年在《基于FMCW模式的微波车辆检测算法研究及软件实现》文中研究说明微波车辆检测器具有易于安装维护、可全天候工作、检测能力强等优点,应用前景广阔。论文以调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave,FMCW)模式的微波车辆检测器为对象,围绕其基本原理、系统实现、算法设计等内容展开研究。论文首先阐述了FMCW微波车辆检测技术的基本理论。分析了微波车检器的测距原理,建立了理想状态下叁角波调制的中频信号数学模型,并介绍了FFT运算及常用的窗函数,讨论了系统实现过程中存在的干扰。此外,针对实际使用环境中可能存在的杂波干扰,论文探讨了双斜率叁角波调制信号提高检测精度的基本原理。其次,论文对FMCW模式的微波车辆检测器进行了系统实现。论文选用IVM-297传感器作为微波收发模块；为实现双斜率叁角波调制信号,论文设计了一种利用DDS技术的调制信号发生电路,产生上升沿与下降沿频率不同的叁角波,同时设计了可变系数的线性放大电路,对调制信号的幅度进行调节；针对微波反射信号的功率会随着距离增大而快速衰减的问题,设计了衰减补偿电路；论文通过FPGA对系统时钟进行分频,设置采样频率,并利用Linux系统可扩展性强的特点,提出了FPGA+ARM的电路结构,分别讨论了各模块电路的实现；此外,还探讨了FPGA程序和FPGA接口Linux驱动程序的设计。最后,论文对FMCW模式微波车辆检测器的中频信号处理算法进行了研究。为了更直观地显示中频信号及其频谱,同时便于设置相关参数,论文在PC端开发了中频信号处理软件,利用加窗FFT运算对中频信号进行了时频变换；为了验证距离与中频信号频率之间的关系,论文进行了单一目标和多目标的距离检测实验,并对测距公式中的扫频带宽参数进行了标定,确定了车检器的测距精度；论文应用背景差法进行了目标检测,并为实验场景中的模拟车道设置了流量检测阈值；此外,论文还对车型分类的实现原理及实验方法进行了探讨。综上,论文对FMCW模式微波车辆检测器进行了研究与设计,为今后进一步的研究打下了基础。
简伟[6]2011年在《超高速毫米波无线传感通信系统》文中研究说明基于毫米波技术和光纤传输技术的超高速毫米波无线传感通信系统是无线传感器网络发展的最新模式之一。相比现有的无线传感网络,它能提供更加全面和直观的传感信息,尤其在对系统结构安全监控方面有着重要的应用前景。论文在国家自然基金项目“毫米波光纤无线系统理论与技术”(No.60736003)的资助下,研究了超高速毫米波无线传感通信系统的特性及其实现的具体方式。论文的主要创新性研究工作体现在：(1)基于毫米波Radio over Fiber (RoF)技术,提出了针对超高速信息采集和传递的新型毫米波无线传感通信系统的方案,以达到无缝传输超高吞吐量传感数据的目的。对网络中毫米波传感器节点(Sensor Mote, SM)、簇头(Relay Master, RM)、远端天线单元(Remote Antenna Unit, RAU)、光线路终端(Optical Line Terminal, OLT)、和数据中央控制(Data Central Controller, DCC)等不同类型单元各自的功能进行了详细地研究。特别地,对关键的SM和RM等节点提出了具体的单板设计模型。对各个网络单元之间的混合型通信接口和互联方式进行了重点讨论和分析。对于无线传感网络关键的能量管理问题,在系统设计时引入了Energy Harvesting Mechanism (EHM),并根据这一点提出了毫米波无线节点内部能量流动和管理模型,从而实现优化无线节点能量效率的目的。(2)建立了非竞争接入机制下的SM和RM的能量消耗数学模型。分别设计了基于TDMA、FDMA/OFDMA和FD-TDMA的毫米波子网多址接入方式,利用仿真分析了所提出的叁种多址接入方式的能量消耗情况,验证了FD-TDMA方式是现阶段能同时兼顾成本和能量效率的超高速毫米波无线传感通信系统多址接入技术的最佳选择。在60GHz附近的8.64GHz的频带范围内(ECMA387标准中划分的频带资源),分别针对1:32(RM:SM),1：64和1：128的不同网络拓扑,提出了一种具有高能量效率的FD-TDMA毫米波多址接入的具体实现方法,并且利用所提出的能量消耗模型对SM和RM节点的能量消耗、电池寿命情况进行了评估和分析,验证了所提出方案的系统能量效率。(3)分别提出了基于TDMA、FDMA/OFDMA和FD-TDMA多址方式的毫米波子网MAC协议,重点设计了在FD-TDMA多址方式下的一种具有高能量效率的MAC超帧(Superframe)结构以及SM与RM不同工作状态之间转换情况。特别地,在1:4(RM:SM)的情况下,利用系统仿真计算出了SM和RM在叁种MAC协议中的能量消耗状况,证明了FD-TDMA在提高系统能量效率和降低实现复杂性等方面的所具有的优势。(4)针对超高速毫米波无线传感通信系统的上、下行传输,分别提出了一种具体的方案并且通过实验进行了可行性验证：在上行传输中,将来自多个SM的高速无线数据利用FDM汇集至RM,经过中继之后到达RAU,再经过光纤传输至OLT,最终到达DCC；在下行传输中,将来自DCC的命令和消息利用60GHz RoF技术传送至每一个光网络和毫米波无线节点。(5)提出了两种低成本的60 GHz RoF系统改进方案并进行了实验验证：①将实施成本较低的塑料光纤做为60GHz RoF信号的传输媒质,同时利用OFDM的多载波方式克服光RoF信号在塑料光纤中的多模色散,实验证明,该方案在不降低信号传输质量的同时减少系统成本；②将两个Free-running连续波只需用Optical Coupler直接合并之后实现简化的毫米波全光上变频,同时在电下变频时采用Reflective Self-mixing方法,省略了Local Oscillator (LO)和Optical Phase Lock Loop (OPLL)等器件,实验证明,该方案能有效减少毫米波系统成本和开销。(6)根据60GHz毫米波的短距离Line of Sight (LOS)传输特性,提出了一种减少OFDM毫米波信号由于插入导频和训练序列而引起传输冗余的方法,并且利用6OGHz OFDM-RoF实验传输平台对比了所提出的其他叁种不同的方式,分析了在60GHz频段附近的无线信道的频率选择性衰落曲线。实验证明,在传输同样长度数据时,信号的相位偏移量在60GHz频段附近的积累并不严重。插入的多余导频反而会由于受到随机噪声的干扰,在进行频域均衡补偿时引入更多的失真。(7)提出了两种利用纠错编码增益降低超高速毫米波无线传感通信系统的功率消耗的方案并进行了实验分析：①经过卷积码预编码的16QAM-OFDM数据,在由60GHz RoF实验平台传输同等长度的距离后,毫米波无线信号达到同样BER所需的发射功率更小,这对减少SM和RM无线节点的发射功率,延长节点工作寿命有着十分重要的意义。②利用LDPC码对高速的数据流进行预编码,在经过采用QPSK偏振复用的100G超高速光传输实验平台传输之后,实验评估并分析了LDPC码对降低光发射功率的改善情况。该方案对提高整个超高速毫米波无线传感通信系统的能量效率有着非常现实的意义。
郭伟杰[7]2016年在《基于弱信号检测的单光子探测及操纵研究》文中提出弱光子流的探测是弱信号检测领域中的重要科学和技术问题。尤其是,单光子水平上的弱光子流探测、单光子源制备及单光子操纵等,不但涉及到量子力学基本原理的验证,而且在光量子信息处理、引力波和轴子暗物质的探测等方面都有着非常重要的应用。我们知道,获得单光子辐射的途径有很多；普通的相干光通过功率衰减就可以获得非严格意义下的单光子流；但真正的单光子辐射应该是通过激发单个原子如人工量子点等微观方式才能得到严格意义上的单光子源。论文首先在利用泵浦非线性晶体下转换过程产生的纠缠光子对作为宣布式单光子源的制备上展开了尝试。尽管这也不是一种严格意义的单光子源产生(其单光子特性依赖于宣布效率),但对简单的量子力学原理验证和单光子探测器测试工作而言,仍是有意义的。实际上,利用泵浦非线性晶体下转换过程产生的纠缠光子的探测和操纵这一实验平台,可以进行基于光子纠缠特性的量子力学基本原理,如非局域关联性的直接检验。首先,我们利用该平台上的小型光子纠缠源在实验上验证了CHSH型Bell不等式的违背。鉴于该商用纠缠源产生的光子纠缠态不是理想的量子纯态,因此利用基于纯态假设测量基验证方法所得到的Bell函数值仅为S=2.100±0.016。这一实验结果也违背了定域性Bell不等式的预言,但离理论值上的最大违背值2√2仍有一定的差距。为改进这一实验结果,我们利用量子态的Tomography方式重构了该光子纠缠态的密度矩阵(结果证实了该光子纠缠态的确不是量子纯态)。基于此,我们放弃了纯态假定的验证方案,建立了基于光子混合纠缠态的量子非局域关联验证的新方案,即通过测量基的优化,在最佳测量基下我们获得了较纯态测量基更大的Bell不等式违背,其Bell函数值达到S=2.772±0.063,从而在很高的可信度上与理论一致。基于这一思想,我们进一步进行了Hardy型无不等式Bell定理的实验验证,实现了梯度高达1000的Hardy型Bell定理的实验验证,结果与量子力学理论的预言非常吻合。低温超导探测器是高量子效率单光子探测的重要实现方式。尤其是工作温度在1K以下的低温超导探测器,由于其极小的噪声、极高的探测灵敏度在近年引起了人们极大关注。本论文中主要介绍我们在超导转变边界光子探测器(TES)和超导谐振器光子探测器这两方面的工作。前者利用工作在超导转变温度附近的超导薄膜对入射光子导致的环境温度变化引起的线路阻抗变化来实现单光子探测；后者的工作原理则是,入射光子信号破坏超导体内的库珀对产生一定数量的准粒子,而这些准粒子会改变超导谐振器的动态电感从而引起可检测的谐振器性传输特性(如共振频率和位相移动)的变化。在TES光子探测器方面,我们制备了多片钨超导薄膜TES样品,并对其超导转变温度进行了测量和分析；利用实验室的稀释制冷机平台,我们搭建了器件样品的R-T曲线四端子测量电路,为下一步的实验奠定了基础。在超导谐振器单光子探测方面,我们在实验室已有四分之一波长超导谐振器实验研究的基础上,完成了IQ线路的搭建,实现了从频域信号读取升级为时域信号的测量。在完成样品测量线路相关噪声测试的基础上,我们利用这套线路实现了超导谐振器对弱光信号的时域响应,实现了1550nm光子数可分辨的弱光信号探测。此探测器理论上工作波段涵盖从亚毫米波到X射线范围内的很宽频带,从而为未来实现轴子暗物质、宇宙微波背景辐射、核辐射和引力波的灵敏探测等重大科学前沿领域的研究提供可靠的技术保障。本论文的最后一个工作是我们关于利用原子相干操纵实现光子聚束的探索。我们发现,当腔和原子处于大失谐耦合状态时,通过调节腔中原子的迭加特性,可以使腔中光子以很高的二阶关联群聚起来。这表明,通过控制腔中原子态迭加特性,可以实现腔中光场的操控。本章所采用的模型是相当普适的,所以即可以应用于可见光也可以应用于微波波段的光子操纵。在论文的最后对我们进行了总结,并对后续工作进行了展望。
参考文献：
[1]. 交通领域中毫米波探测系统若干关键问题的研究[D]. 李志刚. 天津大学. 2004
[2]. 毫米波无源成像隐匿目标检测算法研究[D]. 邹冉. 电子科技大学. 2017
[3]. 基于聚类分割和多尺度分解的多波段图像融合算法研究[D]. 袁刚. 电子科技大学. 2015
[4]. 航天叁院叁十五所军民融合发展研究[D]. 陈康. 哈尔滨工业大学. 2013
[5]. 基于FMCW模式的微波车辆检测算法研究及软件实现[D]. 汤滢江. 东南大学. 2015
[6]. 超高速毫米波无线传感通信系统[D]. 简伟. 北京邮电大学. 2011
[7]. 基于弱信号检测的单光子探测及操纵研究[D]. 郭伟杰. 西南交通大学. 2016