文档介绍：烟台大学
硕士学位论文
1550nm激光相干雷达探测微多普勒效应的实验研究
姓名:孙洋
申请学位级别:硕士
专业:光学
指导教师:张骏
20100301
摘要
目标或目标结构的机械振动或转动会对雷达回波信号产生额外的频率调制,引起以
运动目标体多普勒频率为中心的频带展宽。这种由振动或转动所引起的调制被称为微多
普勒效应。微多普勒效应为目标运动特征的分析提供了一种新的途径,在目标探测、分
类和识别领域有着重要的应用前景。激光雷达具有测量精度高和抗干扰能力强等优点,
加上应用微多普勒信息的相干探测技术,更加适合探测物体表面的微动状态信息,在目
标识别领域具有广阔的发展前景。
在本论文中,首先介绍了激光微多普勒效应的应用背景及其发展情况;其次分别引
进了振动目标和转动目标微多普勒效应的数学模型,为后面的实验提供了理论基础;然
后建立了一套1550nm光纤型的相干激光雷达(CLR)探测系统,展开了探测运动目标微
多普勒特征的实验研究。分析实验数据时,我们使用小波多尺度分析的方法将雷达回波
的时域信号分解为不同尺度下的信号成分,对包含有微多普勒特征的信号成分进行重构
(逆小波变换),达到了滤波去噪的作用,提取出了含有较好微多普勒特征的信息;对
于传统分析方法,如傅立叶变换、短时傅立叶变换等不具备分析微多普勒特征所需要的
分辨率,我们在实验数据处理中使用了基于重排平滑伪Wigner-Ville分布(RSPWVD)
的高分辨率时-频分析方法来提取时变微多普勒特征,成功地估计出运动目标的特征参
数。实验结果验证了数学模型的正确性,表明了该激光相干雷达探测系统可有效地探测
运动目标的微多普勒信息,为目标的识别和分类提供了重要的信息。

关键词:微多普勒效应;相干激光雷达(CLR);光纤;振动特征;转动特征;
时频分析;小波多尺度分析

I
ABSTRACT
Mechanical vibration or rotation of a target or structures on the target may induce
additional frequency modulation on the returned radar signals which generate sidebands about
the target’s Doppler frequency. The modulation due to vibrations or rotations is called
micro-Doppler effect. Micro-Doppler signatures provide a specific target feature, which
provides the new way in micro-motion dynamic detection, and it suggests the applications and
development on micro-Doppler are potentially useful for target detection, classification and
recognition. Laser radar has a good application prospects for its high precision measurement
and strong anti-jamming ability, which is fit for detecting micro-motion information utilizing
the technology of micro-Doppler coherent detection.
In this paper, firstly we introduce the application background and the development of
laser micro-Doppler effect. Secondly, the mathematics model of micro-Doppler signatures is
developed, which provide a theory base for the experiment. Then we establish a detection
system of optical fiber based on 1550nm coherent laser radar (CLR) to develop