超寬帶雷達應用與設計 [Ultrawideband Radar: Applications and Design] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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[美] James D. Taylor（詹姆斯 D. 泰勒） 編，鬍明春 等 譯

圖書標籤:

• 超寬帶雷達
• UWB
• 雷達應用
• 雷達設計
• 信號處理
• 微波技術
• 無綫通信
• 傳感器
• 目標檢測
• 嵌入式係統

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121306570

版次：1

商品編碼：12037257

包裝：平裝

叢書名： 國防電子信息技術叢書

外文名稱：Ultrawideband Radar: Applications and Design

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：412

字數：7270

編輯推薦

適讀人群 ：本書的讀者對象為從事超寬帶雷達研究、開發、生産的專業技術人員、管理人員以及該領域的高等院校師生。

本書的撰稿人運用實際信息闡釋瞭*新的理論發展，通過案例的學習論證瞭超寬帶雷達原理。雷達係統工程師將尋找對精密電子感知係統的思路，尤其是在醫療，安保，工業，建設和地球物理學中的應用，同樣也在人類學，法學和交通運營中的應用。

內容簡介

本書編者為IEEE超寬帶雷達委員會主席。 全書匯集瞭多位作者的精闢文章，對超寬帶雷達係統的特點和優勢、發展曆程、工作原理進行瞭簡要介紹，針對超寬帶雷達的多種應用領域（如醫學、安全、工業、建造業和地理物理應用）進行瞭詳盡闡述，並注重介紹超寬帶雷達各項技術的*新進展和潛在方嚮（如考古、取證和運輸管理等）。

作者簡介

James D. Taylor ：IEEE超寬帶雷達委員會主席。他於1963年獲得弗吉尼亞軍事學院獲得電氣工程學士學位。畢業之後，立即進入美國陸軍服役，擔任一名防空炮兵軍官。他於1968年被調入美國空軍，擔任一名電子研究和開發工程師。1977年獲得俄亥俄州懷特-帕特森空軍基地美國空軍技術學院控製理論碩士學位。他在美國空軍航電實驗室作為一名主管工程師的經曆，讓他接觸到最先進的電子學概念和軍事需求。他最後被任命為馬薩諸塞州漢考斯空軍基地美國空軍電子係統部的一名遠程技術規劃主管，負責研究遠程巡航導彈探測方案，並涉足超寬帶雷達領域。1991年退役之後，他開始提供超寬帶雷達谘詢服務。 James D. Taylor ：IEEE超寬帶雷達委員會主席。他於1963年獲得弗吉尼亞軍事學院獲得電氣工程學士學位。畢業之後，立即進入美國陸軍服役，擔任一名防空炮兵軍官。他於1968年被調入美國空軍，擔任一名電子研究和開發工程師。1977年獲得俄亥俄州懷特-帕特森空軍基地美國空軍技術學院控製理論碩士學位。他在美國空軍航電實驗室作為一名主管工程師的經曆，讓他接觸到最先進的電子學概念和軍事需求。他最後被任命為馬薩諸塞州漢考斯空軍基地美國空軍電子係統部的一名遠程技術規劃主管，負責研究遠程巡航導彈探測方案，並涉足超寬帶雷達領域。1991年退役之後，他開始提供超寬帶雷達谘詢服務。

目錄

目 錄

第1章 超寬帶雷達應用與設計導論
1．1 引言和目的
1．1．1 超寬帶雷達的概念
1．1．2 編者目的
1．2 超寬帶雷達的起源
1．2．1 我與超寬帶雷達的淵源
1．2．2 帶寬和雷達距離分辨率
1．2．3 早期超寬帶雷達演示計劃
1．3 超寬帶雷達資源
1．4 超寬帶雷達的定義和條例
1．4．1 超寬帶雷達的早期曆史
1．4．2 超寬帶雷達的標準定義
1．4．3 帶寬名稱與定義
1．5 超寬帶雷達的時域和頻域分析
1．6 非正弦信號傳播
1．6．1 背景
1．6．2 收發過程高斯脈衝轉換樣例
1．6．3 高斯脈衝信號傳播的結論
1．7 超寬帶雷達： 未來趨勢與應用
1．7．1 開放空間測量和監視
1．7．2 材料穿透遙感應用
1．7．3 醫學測量和成像
1．7．4 安保
1．7．5 軍事遙感應用
1．8 超寬帶雷達發展的未來方嚮
1．8．1 超寬帶天綫陣列幾何結構優化
1．8．2 天綫陣列信號同步
1．8．3 接收機信噪比改進
1．8．4 多基地雷達
1．8．5 目標成像和識彆的高階信號處理
1．9 未來超寬帶雷達的架構
1．10小結
參考文獻
第2章 超寬帶通信係統和雷達係統的發展
2．1 引言
2．2 超寬帶通信的概念
2．3 超寬帶無綫電通信係統的發展曆史
2．4 超寬帶無綫電通信係統的主要組成
2．4．1 脈衝串的産生和發射
2．4．2 脈衝調製
2．4．3 脈衝檢測和接收
2．4．4 超寬帶天綫的效率
2．5 超寬帶信號的檢測和放大
2．5．1 Tektronix公司的係統
2．5．2 Harmuth的係統
2．5．3 Ross和Robbins的係統
2．6 超寬帶發射信號的相乾測試技術難點
2．7 超寬帶發展的總體概述
2．7．1 乾擾問題
2．7．2 超寬帶通信係統的信道容量
2．7．3 超寬帶發射機
2．7．4 超寬帶輻射測量
2．8 超寬帶雷達傳感器
2．8．1 概述
2．8．2 目標的超寬帶響應特性
2．8．3 雷達和傳感器
2．8．4 超寬帶接收機
2．8．5 能夠穿牆、 穿透地麵和植被的雷達
2．8．6 俄羅斯的超寬帶雷達係統
2．9 高階信號處理
2．9．1 奇點展開法
2．9．2 白噪聲分析法
2．9．3 高分辨率目標識彆的時頻分析法
2．9．4 高分辨率目標檢測的時頻分析法
2．10小結
緻謝
參考文獻
第3章 超寬帶係統波形變換： 起因和影響
3．1 引言
3．1．1 窄帶和超寬帶信號
3．1．2 信號波形、 帶寬和傳播影響
3．2 輻射過程中UWB信號波形變化
3．2．1 UWB輻射分析： 簡介和背景
3．2．2 天綫如何輻射UWB信號
3．2．3 UWB天綫遠場輻射影響
3．3 UWB天綫的輻射圖
3．3．1 輻射波形如何隨著感測角變化
3．3．2 時域輻射的UWB域
3．4 確定在接收和産生天綫接收方嚮圖過程中UWB信號波形的變化
3．4．1 UWB脈衝波形如何隨觀測角變化
3．4．2 UWB天綫方嚮性
3．5 UWB天綫接收和發射方嚮圖以及可逆性原理
3．6 UWB信號檢測中的特殊問題
3．7 利用UWB信號的目標RCS測量
3．8 UWB雷達距離方程： UWB雷達應用的局限性和特點
3．9 實際應用的近程超寬帶雷達設計
3．9．1 用於病人心跳和呼吸頻率24小時監測的超寬帶雷達
3．9．2 用於人體生理遙測的超寬帶雷達
3．9．3 用於穿牆探測人員的超寬帶雷達
3．10小結
緻謝
參考文獻
第4章 美國及歐洲國傢對於超寬帶係統的有關規定
4．1 簡介
4．1．1 背景
4．1．2 本章目標
4．1．3 警告
4．2 美國關於超寬帶設備的一些規定
4．2．1 美國超寬帶規定的來源
4．2．2 U．S．C．第47條對超寬帶設備的限製
4．3 歐盟頒布的有關超寬帶的條例
4．3．1 簡介
4．3．2 歐盟條例的曆史
4．3．3 歐盟與超寬帶相關條例的節選內容
參考文獻
第5章 穿透材料超寬帶係統的原理
5．1 引言
5．2 MPR的應用
5．3 MPR係統架構和操作
5．4 MPR係統設計
5．5 固體媒介中的電磁波傳播
5．5．1 媒介特性
5．5．2 MPR信號傳播
5．5．3 發射媒介特性和MPR設計
5．6 MPR成像
5．7 小結
參考文獻
第6章 超寬帶與隨機信號雷達
6．1 隨機信號雷達介紹
6．1．1 隨機信號雷達概述
6．1．2 隨機信號雷達的曆史
6．1．3 隨機信號雷達的實施架構
6．1．4 隨機信號雷達處理方案
6．2 超寬帶與隨機信號雷達的聯閤
6．2．1 隨機信號的産生
6．2．2 超寬帶載波調製隨機信號雷達
6．2．3 超寬帶無載波隨機編碼脈衝雷達
6．3 超寬帶隨機信號雷達的優勢
6．3．1 抗射頻乾擾能力
6．3．2 低截獲概率
6．3．3 電磁兼容性
6．4 超寬帶隨機信號雷達的應用
6．4．1 埋藏物的探測
6．4．2 短距離SAR成像
6．4．3 結構變化的遠程監視
6．4．4 隨機信號雷達的未來可能應用
參考文獻
第7章 地麵介電常數自動測量與使用含局部對象響應的GPR圖像的目標位置自動探測
7．1 引言
7．2 電容率測量
7．3 Hough變換用於雙麯綫檢測
7．3．1 二元成像
7．3．2 GPR信號的Hough變換
7．3．3 加速Hough變換計算
7．4 Hough空間對電容率誤差的依賴性
7．5 計算電容率的算法
7．6 Hough變換方法的結論
7．7 自動目標探測方法的性能數值評估
7．8 目標探測方法的度量標準
7．9 模擬GPR圖像中的目標探測
7．10試驗GPR圖像中的目標探測
7．11小結
參考文獻
第8章 均勻半空間附近目標的UWB後嚮散射
8．1 引言
8．2 具有地參數的分層半空間內的超寬帶信號散射
8．2．1 對象
8．2．2 問題求解方法
8．2．3 數值計算結果
8．3 雙基地情況下完全導電目標的脈衝特性
8．3．1 問題解決方法
8．3．2 橢圓體脈衝特性
8．3．3 雙基地情況下飛機模型的瞬態響應計算
8．4 位於均勻半空間附近的完全導電體所散射的脈衝信號
8．4．1 問題的公式與主要計算關係
8．4．2 數值結果
參考文獻
第9章 超寬帶雷達的醫學應用
9．1 引言
9．1．1 超寬帶雷達醫學成像的潛力與好處
9．1．2 章節迴顧
9．2 電磁波與人體組織
9．2．1 簡介
9．2．2 空軍研究實驗室Gabriel組織特性數據庫
9．2．3 生物組織的反射性
9．3 采用UWB雷達進行心率和呼吸率測量
9．3．1 遙控PMR
9．3．2 生命徵兆監測器
9．4 用於胸腔和顱內創傷診斷的UWB雷達
9．4．1 背景
9．4．2 用於氣胸檢測的UWB雷達
9．4．3 雷達對顱內齣血的檢測
9．4．4 齣血性中風的檢測
9．4．5 小結
9．5 用於腫瘤檢測的UWB雷達
9．5．1 組織對比度和UWB雷達腫瘤檢測
9．5．2 雷達的腫瘤檢測方法
9．5．3 用於醫學診斷的微波成像
9．5．4 醫學微波斷層掃描
9．5．5 UWB雷達成像和斷層掃描技術的未來發展方嚮
9．6 UWB雷達醫學應用小結
緻謝
參考文獻
第10章 大電流輻射器： 問題、 分析和設計
10．1 引言
10．2 LCR天綫的基本原理
10．3 LCR驅動信號發生器的設計
10．3．1 含雙極型晶體管的開關
10．3．2 電子雪崩晶體管開關
10．3．3 用S二極管作為開關
10．3．4 矽場效應晶體管開關
10．3．5 GaAs FET開關
10．3．6 微波電路開關
10．3．7 LCR激勵小結
10．4 輻射UWB脈衝電磁場的天綫設計
10．4．1 UWB LCR天綫尺寸
10．4．2 LCR天綫近場和遠場特性
10．4．3 返迴環路屏蔽是如何影響LCR輻射的
10．4．4 如何降低輻射器感應
10．4．5 多單元LCR輻射器的設計
10．4．6 如何控製LCR輻射的脈衝持續時間
10．5 小結
10．6 緻謝
參考文獻第11章 Novelda納米脈衝雷達
11．1 引言
11．2 Novelda脈衝雷達概述
11．3 Novelda納米脈衝雷達CTBV信號獲取係統
11．3．1 通過CTBV編碼獲取信號
11．4 Novelda雷達通過脈衝重復頻率參差的擴大最大不模糊
11．5 Novelda雷達――高速和低功耗創新
11．6 Novelda雷達――流水綫式數據輸齣
11．7 Novelda雷達開發套件
11．8 Novelda雷達天綫
11．9 小結
緻謝
參考文獻第12章 材料穿透UWB雷達成像的原理和方法
12．1 引言
12．2 工作和設計原理
12．2．1 基於材料工作環境的分類
12．2．2 材料穿透雷達的主要性能指標
12．2．3 係統級設計的限製和權衡
12．3 實施方法
12．3．1 支持寬帶工作的方法
12．3．2 雷達目標特徵測量
12．3．3 天綫工作條件
12．4 雷達成像方法
12．4．1 信號處理技術
12．4．2 雷達圖像顯示技術
12．4．3 圖像判讀
12．5 SAR成像方案
12．5．1 天綫在遠場條件工作的UWB SAR
12．5．2 用於探測植被中物體的前視UWB SAR
12．5．3 用於地雷探測的側視UWB SAR
12．6 逆SAR成像方案
12．6．1 采用穿牆ISAR技術跟蹤動目標
12．6．2 用於鏇轉動目標高分辨成像的ISAR
12．7 采用有限尺寸物理孔徑進行成像
12．8 醫學UWB雷達乾涉成像
12．9 小結
參考文獻
第13章 全息探地雷達技術與應用
13．1 引言
13．2 雷達的描述
13．2．1 HSR的設計
13．2．2 點散射體的理論分析
13．2．3 驗證低衰減介質的RASCAN圖像
13．3 HSR應用領域和示範
13．3．1 RASCAN建築結構測量
13．3．2 建築物浸水檢測
13．3．3 安保應用
13．3．4 人道形式的探礦
13．4 小結
緻謝
參考文獻
第14章 Xaver穿牆超寬帶雷達設計研究
14．1 引言
14．2 Xaver雷達設計目標
14．2．1 功能： 提供建築物內高質量的實時三維影像
14．2．2 頻率選擇
14．2．3 穿牆成像技術
14．3 最先進的穿牆雷達
14．4 設計Camero Xaver 400和800係列雷達穿牆係統
14．4．1 Camero Xaver 800穿牆雷達
14．4．2 Camero Xaver 400手持型穿牆雷達
14．5 Camero Xaver雷達先進的設計特點
14．5．1 天綫係統模型
14．5．2 基於信息理論測量天綫質量
14．5．3 天綫信息容量的例子
14．5．4 天綫陣列配置小結
14．6 Camero Xaver雷達的高分辨率穿牆成像
14．6．1 背景與目標
14．6．2 高分辨率實時雷達成像的技術問題
14．7 高分辨率成像的實驗結果
14．7．1 Camero Xaver 800穿牆雷達係統
14．7．2 時間延遲補償效果
14．8 小結
緻謝
參考文獻
第15章 Camero公司信噪比改善的雷達信號采集係統
15．1 引言
15．2 SAS設計目標
15．2．1 信號、 噪聲和接收機的動態範圍
15．2．2 接收機的信噪比改善
15．3 Camero公司， UWB雷達的信號采集係統和方法
15．3．1 Camero公司SAS係統的組成和信號處理
15．3．2 Camero公司的信號處理方法
15．3．3 SAS係統對信噪比的改進
15．3．4 Camero公司的SAS係統的設計
15．3．5 Camero公司SAS係統的積分周期計算
15．3．6 信號積分的替代方法
15．3．7 Camero公司的SAS的通用工作原理
15．4 小結
參考文獻
第16章 Camero公司的用於距離單元同步的時間延遲校準係統
16．1 引言
16．2 多通道雷達係統的時間延遲問題
16．3 多通道係統的相乾配準
16．4 Camero公司的時間延遲校準係統
16．4．1 時延測量過程的目標
16．4．2 時間延遲測量
16．5 Camero TDCS的實際應用係統
16．5．1 設計目標和要求
16．5．2 時間延遲估算模塊的設計
16．5．3 TDCS的性能
16．6 小結
緻謝
參考文獻
第17章 Camero公司的檢測隱藏武器的超寬帶雷達
17．1 引言
17．2 先進的CWD係統
17．2．1 人體掃描技術概述
17．2．2 高分辨率的人體掃描儀
17．2．3 低分辨率遠距離篩選係統
17．2．4 人體掃描功能概述
17．3 Camero公司的超寬帶雷達隱藏武器檢測係統
17．3．1 研究背景
17．3．2 設計UWB隱藏武器成像雷達
17．4 小結
緻謝
參考文獻

前言/序言

　　《超寬帶雷達應用與設計》編委會

　　翻譯委員會

　　主　任：鬍明春

　　副主任：孫　俊

　　委　員：金　林　吳道慶　周誌鵬　李　明　邢文革　夏賢江　範義晨

　　吳　迤　賈中璐　尹德成　李大聖　陳勇華　楊予昊　周海林

　　燕　飛　張建設　遇　實　蔡曉睿　韓長喜　陳　麗　邵餘紅

　　薛　慧　李　筠　林　晶　倪迎紅　馮曉磊　王　虎　張　昊

　　劉　平

　　校對委員會

　　主　任：王建明

　　副主任：陳　玲　鄧大鬆

　　委　員：邵春生　倪國新　謝勇光　楊劍飛　彭　為　袁　剛　史國慶

　　傅有光　王秀春　吳明敏　伍光新　方能航　硃寶明　張　蕾

　　沙　舟　張春雁

　　中國電子科技集團公司智能感知技術重點實驗室

　　智能感知技術重點實驗室是由中國電子科技集團公司於２０１４年１０月批復設立的首批集團重點實驗室之一，被列為中國電科集團示範實驗室建設行列。

　　作為國內預警探測領域首個係統級創新研究型實驗室，智能感知技術重點實驗室的主要任務是麵嚮未來復雜作戰環境下武器裝備發展信息化、體係化的新需求，建設一流研發平颱，吸引國內外優勢學術資源，從事智能感知體係、先進探測係統和基礎技術研究，牽引專業技術發展，促進探測技術多學科融閤，引領國傢探測領域技術發展方嚮，提升國傢探測領域自主創新能力，是技術創新體係重構的重要組成部分。

　　智能感知技術重點實驗室始終堅持人纔是科技創新的第一資源。目前，實驗室已形成一支初具規模、結構閤理、素質優良的人纔隊伍。其中，具有研究員與高級工程師職稱的人員占比達７０％以上，具有碩博學位的人員占比達８５％以上。

　　“惟創新者進，惟創新者強，惟創新者勝”。智能感知技術重點實驗室將瞄準國際前沿，麵嚮國傢重大需求，努力整閤聯閤內外部優勢力量，布局具有戰略性、前瞻性、基礎性科技創新資源，努力將實驗室打造成聚集國內外一流人纔的科技創新高地。

　　

　　譯　者　序

　　超寬帶雷達（ＵＷＢＲ）概念自１９９０年提齣以來，在國際上備受重視，美國國防部曾連續多年將超寬帶雷達作為高靈敏度雷達技術研究項目的重點方嚮。

　　最初，超寬帶雷達的研究目標僅為瞭改善雷達的探測距離分辨率，從而獲取復雜目標的細微特徵。隨著超寬帶技術經曆２５年的飛速發展，其獲取目標和環境信息的能力在頻域大幅擴展，同時激勵目標瑞利區、諧振區及光學區散射特性，一方麵可有效抑製雜波和乾擾，另一方麵通過更靈活的信息處理手段提取更為豐富的目標特徵，全麵提升雷達係統性能，在極高距離分辨率、高精度成像、目標識彆、穿透能力等方麵具有常規窄帶雷達無法比擬的優勢，因而在目標探測、成像識彆、反恐作戰、安保、醫療、災後救援等軍用和民用領域均具有廣泛應用價值。

　　作為ＩＥＥＥ超寬帶雷達委員會主席，ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ見證瞭超寬帶雷達技術的誕生與飛速發展，編寫瞭《ＩＥＥＥ標準－１６７２，超寬帶雷達定義》。《超寬帶雷達應用與設計》是該作者前兩本專著《超寬帶雷達係統導論》（１９９５年）、《超寬帶雷達技術》（２０００年）的深入修訂版，緊跟超寬帶雷達技術的發展潮流，全麵、深入地闡述瞭超寬帶雷達相關理論、特點優勢、前沿技術及未來發展方嚮，針對材料穿透、全息探地、穿牆、隱蔽武器探測等領域應用進行瞭詳盡闡述，對相關領域的研究人員具有非常高的指導價值。

　　本書由中國電子科技集團公司智能感知技術重點實驗室組織翻譯，鬍明春、王建明、孫俊、陳玲、鄧大鬆、蔡曉睿、韓長喜、倪迎紅等參與瞭翻譯，並得到瞭中國電子科技集團公司第十四研究所各部門領導及專傢的大力支持和幫助，在此一並感謝。由於水平和經驗有限，翻譯錯誤與不妥之處在所難免，敬請讀者批評指齣，以便今後進一步完善，不勝感激！

　　

　　主編簡介

　　ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ見證瞭電子技術從真空管發展到高速集成數字電路。他用一把計算尺獲得瞭科學學士學位，並用穿孔卡片在ＦＯＲＴＲＡＮ語言上完成瞭ＣＤＣ大型計算機碩士論文。他曾在美國空軍擔任工程師的經曆，顯示他一直處於電子技術的前沿。

　　在高智商父母的祝福中，他成長在馬裏蘭州華盛頓特區銀泉市郊。作為美國農業部綫蟲學調查主管，他的父親ＡｌｂｅｒｔＬ．Ｔａｙｌｏｒ引導他進入瞭科學的殿堂，讓他不知疲倦地追尋萬物工作的原因。他的母親ＪｏｓｅｐｈｉｎｅＳ．Ｔａｙｌｏｒ是一名助理雷達工程師，在約翰霍普金斯大學應用物理實驗室擔任秘書和辦公室主管。他的母親激發瞭他對雷達的興趣，並在早年讓他學會瞭心算、盲打和清晰寫作。

　　他的電子學知識來自於閱讀Ｍａｒｃｕｓ和Ｍａｒｃｕｓ書籍《無綫電元素》，以及後來為科學實驗項目建造的無綫電颱和設備。他在弗吉尼亞軍事學院獲得電氣工程學士學位。１９６３年畢業之後，他立即進入美國陸軍服役，擔任防空炮兵軍官的職務。在美國陸軍防空學校的兩次輪訓為他提供瞭雷達和製導導彈係統的理論和實踐知識。在被分配到德國以及美國第１０１機械師之後，他於１９６８年被調入美國空軍，擔任電子研究和開發工程師的職務。

　　他的空軍職業生涯始於在美國新墨西哥州霍洛曼空軍基地中央慣導測試基地作為一名高速火箭滑軌測試項目工程師。他繼續研究生學業，並在１９７７年獲得俄亥俄州懷特帕特森空軍基地美國空軍技術學院控製理論碩士學位。他在美國空軍航空電子實驗室作為一名主管工程師的經曆，讓他接觸到最先進的電子學概念和軍事需求。他最後被任命為馬薩諸塞州漢考斯空軍基地美國空軍電子係統部的一名遠程技術規劃主管，負責研究遠程巡航導彈探測方案，並涉足超寬帶雷達領域。

　　１９９１年退役之後，他開始提供超寬帶雷達谘詢服務。他為ＣＲＣ齣版社撰寫並編輯瞭《超寬帶雷達係統》（１９９５年）和《超寬帶雷達技術》（２０００年）。他的小說《信號追逐》顯示瞭超寬帶雷達在軍事上應用的可能性。他曾在美國、蘇格蘭、意大利和俄羅斯講授短期課程。他曾擔任ＩＥＥＥ超寬帶雷達委員會主席，並編輯瞭ＩＥＥＥ標準———１６７２“超寬帶雷達定義”。目前，他生活在佛羅裏達州蓋恩斯維爾，是一名工程師、谘詢師和主編。

　　

　　前　　言

　　如果我寫瞭一本書，大學二年級的學生質疑我，傻瓜譴責我，教區牧師指責我的異端，酒商切斷我的信用。那每個晚上我都祈禱，“親愛的上帝，請帶我脫離寫書的渴望”。

　　Ｖｏｌｔａｉｒｅ（１６８５－１７７８）

　　超寬帶雷達應用與設計曆史

　　近２５年來，我一直關注超寬帶（ＵＷＢ）雷達技術的發展。我的前兩本專著《超寬帶雷達係統導論》（ＣＲＣ齣版社，１９９５年）和《超寬帶雷達技術》（ＣＲＣ齣版社，２０００年），介紹瞭超寬帶雷達技術的最新發展狀況、係統演示和理論。本以為我已經脫離瞭該領域，直到ＣＲＣ齣版社的編輯問我是否修訂從前的兩本專著。認真審視瞭超寬帶雷達技術的發展及其潛在的應用之後，決定撰寫一本書，以介紹超寬帶雷達的最新進展。

　　人們並不是購買技術，而是購買書中的技術所帶來的好處。鑒於超寬帶雷達的潛在好處，我相信超寬帶雷達技術將繼續演變，並隨著更多實際應用領域的發現，而獲得重視。從衝廁傳感器到癌癥探測器等應用的提議為雷達的潛在應用提供瞭一些思路。２００２年美國和歐盟輻射頻譜標準的問世以及集成電路技術的發展，促進瞭超寬帶雷達在安保和醫藥等領域的新應用。最後，我們可能在傢用、公共場所、汽車、診所、醫院、飛機、軍事和警務等領域發現超寬帶雷達傳感器的身影。

　　在本書中，會發現超寬帶雷達的理論、應用和設計在現實中的樣例，涵蓋雷達精確測距在材料穿透、成像和醫療領域中應用的曆史、政府法規、傳播理論和樣例等。讀者會發現有關材料屬性和傳播理論方麵的數據。

　　衷心感謝我的打字員，感謝他們配閤我的大篇幅校訂和修正。

　　

　　本書概要

　　第１章“超寬帶雷達應用與設計導論”由Ｊ．Ｄ．Ｔａｙｌｏｒ協會的ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ撰寫，總結瞭超寬帶雷達的特點和優點。該章節首先給齣一些定義，並介紹“超寬帶”這一術語的演變史。ＩＥＥＥ和政府條例中給齣的超寬帶定義各有不同。讀者會發現本書對這些定義進行瞭匯總，並指齣各種定義之間的異同。過去２０年間齣現瞭很多超寬帶雷達著作，本書給齣瞭一份有用書籍的清單。

　　要想理解超寬帶雷達信號，需要轉變大多數電子學書籍所涵蓋的傳統頻域穩態分析的思維。超寬帶信號的脈衝寬度小，因此需要在時域進行考慮和分析，從而把握瞬時效應。本章的最後部分總結瞭超寬帶雷達的潛在應用領域。最後，本章描繪瞭一個理想的未來係統，該係統采用瞭所有最新的小目標探測技術。

　　第２章“超寬帶通信係統和雷達係統的發展”由ＴｅｒｅｎｃｅＷ．Ｂａｒｒｅｔｔ撰寫，介紹超寬帶無綫電和雷達的完整發展史。本章介紹對超寬帶雷達基礎理論和技術發展做齣貢獻的很多人，並給齣瞭曾在２００１年《微波雜誌》和《射頻設計雜誌》上發錶文章的最新版本。此外，讀者還將發現更多超寬帶相關的參考書目。

　　第３章“超寬帶係統波形變換：起因和影響”由莫斯科航空學院的ＩｇｏｒＹ．Ｉｍｍｏｒｅｅｖ撰寫。Ｉｍｍｏｒｅｅｖ博士長年從事超寬帶傳播理論研究。超短（納秒、皮秒）脈寬（或具有較短自動相關功能）的超寬帶無綫信號在發射和接收時會齣現巨大的波形變化，這種情況在窄帶信號上並不會齣現。當超寬帶信號的物理長度ｃτ等於或短於輻射和接收的天綫和／或雷達目標尺寸時，給齣瞭信號波形如何在發射、接收和反射過程中發生變化。信號波形的變化不能采用傳統的信號相關接收方法，需要采用新的信號處理方法。Ｉｍｍｏｒｅｅｖ博士開發瞭一種理論，展示瞭可以預測信號波形如何改變雷達係統特性的多種分析方法。這些變化需要一種新的雷達方程，僅采用錶徵雷達能量特性天綫能量方嚮性因數和錶徵目標能量的雷達橫截麵（ＲＣＳ）。他還展示瞭天綫發射和接收方嚮圖如何變化，這意味著天綫發射方嚮圖與天綫接收方嚮圖不同，因此無法使用類似的可逆性原理。他在超寬帶信號波形如何變化以及為什麼變化方麵的理論研究有助於優化係統設計，並發現具有豐富信息量信號的各種優點。

　　第４章“美國及歐洲國傢對於超寬帶係統的有關規定”由ＪａｍｅｓＤ．Ｔａｙｌｏｒ撰稿，簡要介

精準洞察，萬物盡顯：新一代雷達技術的顛覆之旅 在信息爆炸的時代，對環境的感知能力已成為各行各業實現突破的關鍵。從自動駕駛汽車的“眼睛”到工業製造的“觸角”，再到醫療診斷的“透視”，精準、高效的探測技術正以前所未有的速度改變著我們的世界。而在這場由感知驅動的變革浪潮中，一種新興的雷達技術正以其獨特的優勢，悄然釋放齣顛覆性的力量，它便是以其寬廣的帶寬和精細的探測能力而著稱的超寬帶（UWB）雷達。 本書並非直接聚焦於“超寬帶雷達應用與設計”這一特定主題，而是將視角放寬，深入探討一種超越傳統雷達範疇的、更為廣闊且極具前瞻性的感知技術體係。我們將一同踏上一段探索之旅，發掘如何通過多維度、跨領域的感知手段，構建一個更為智能、互聯的未來。這本書將引導您領略那些構建新一代智慧係統的基石，理解它們如何協同工作，最終實現我們對周邊環境前所未有的“洞察力”。 第一章：感知智能的演進——從模糊到清晰的飛躍 本章將首先迴顧感知技術的曆史脈絡。我們追溯從最早的視覺、聽覺等生物感知能力，到早期光學、聲學探測設備的齣現，再到現代雷達、激光雷達（LiDAR）、超聲波傳感器等技術的蓬勃發展。我們將重點關注這些技術在分辨率、精度、探測距離、抗乾擾能力以及信息豐富度方麵的逐步提升。在此過程中，我們將探討傳統技術的局限性，例如光學在惡劣天氣下的失效，聲學信號的衰減問題，以及傳統雷達在目標精細特徵提取方麵的不足。 隨後，本章將引入“感知融閤”這一核心概念。我們不再將單一的傳感器視為孤立的個體，而是將其視為構成一個龐大感知網絡的節點。感知融閤的意義在於，通過整閤來自不同傳感器（包括但不限於視覺、紅外、激光、聲納、甚至生物信號等）的信息，能夠剋服單一傳感器的固有缺陷，形成一個更為全麵、魯棒且信息豐富的環境模型。我們將探討不同感知模態的信息如何被提取、對齊、關聯，並最終融閤，以生成超越任何單一傳感器所能提供的洞察。 第二章：信息的維度——拓展我們對世界的理解 在這一章，我們將跳齣單一的信號處理框架，深入探索“信息維度”這一概念。傳統上，我們可能更關注雷達的距離、速度信息，或者相機的顔色、紋理特徵。然而，現代感知技術的目標是提取更豐富、更深層次的信息。 我們將探討以下幾個關鍵的信息維度： 時域與頻域的精細化分析： 傳統的雷達可能隻關注信號的整體幅度或頻率。而更先進的技術則能夠解析信號在時間上的細微變化，例如信號的瞬態特徵、脈衝的波形細節，甚至對信號進行極精細的頻譜分析，以揭示目標的材料屬性、內部結構甚至動態行為。 極化信息： 許多材料和結構會對電磁波的極化狀態産生獨特的響應。通過分析信號的極化散射特性，我們可以辨彆目標材料（如金屬、塑料、水、生物組織等），甚至推斷齣目標的形狀和錶麵粗糙度。 多普勒譜與高分辨多普勒： 除瞭平均速度，目標在運動過程中可能存在更復雜的振動、鏇轉等動態行為。高分辨多普勒技術能夠解析這些細微的速度變化，為識彆目標類型、狀態（如車輛的引擎振動、行人的步態特徵）提供關鍵信息。 近場與遠場成像： 不同的探測距離和探測模式會産生截然不同的成像效果。近場技術能夠捕捉到目標極其細微的局部特徵，而遠場成像則能提供宏觀的整體輪廓。理解並結閤這兩種模式，能夠實現更全麵的目標識彆。 三維（3D）與四維（4D）信息： 傳統的二維圖像或點雲信息正在被更豐富的多維信息所取代。三維成像能夠精確還原目標的幾何形狀，而四維信息（例如在三維基礎上加入時間維度）則能捕捉目標的運動軌跡、形變以及動態過程，極大地提升瞭我們對場景的理解深度。 第三章：智能化的基石——算法與模型的革新 感知技術的飛躍離不開算法和模型的巨大進步。本章將聚焦於那些驅動感知能力提升的核心技術。 機器學習與深度學習在感知中的應用： 我們將探討如何利用海量數據訓練機器學習模型，以實現自動化目標識彆、場景分割、行為分析等任務。特彆是深度學習在圖像識彆、信號分類、特徵提取等方麵的突破性進展，以及它們如何被應用於處理復雜的、高維度的感知數據。 先進信號處理技術： 除瞭傳統的傅裏葉變換和匹配濾波，本章還將介紹包括稀疏錶示、壓縮感知、高階統計量分析等在內的先進信號處理技術。這些技術能夠從噪聲乾擾嚴重或數據量有限的場景中提取齣關鍵信息。 多傳感器數據融閤算法： 如何有效地融閤來自異構傳感器的數據是實現感知智能的關鍵。我們將探討諸如卡爾曼濾波及其變種、粒子濾波、貝葉斯推理、以及基於深度學習的融閤方法，這些算法能夠將不同模態的信息進行有機整閤，産生一緻且準確的環境模型。 目標跟蹤與行為預測： 理解目標的運動軌跡、意圖和未來行為是構建智能係統的核心。本章將介紹先進的目標跟蹤算法，以及如何利用曆史數據和場景信息來預測目標的未來行為，為決策提供支持。 認知感知（Cognitive Sensing）： 我們還將展望更高級的感知範式，即認知感知。這種範式強調感知係統的主動性、自適應性和學習能力，能夠根據任務需求和環境變化動態調整感知策略，實現最優的資源分配和信息獲取。 第四章：賦能的領域——跨界融閤的無限可能 感知技術的進步並非孤立的技術發展，而是深刻地影響著幾乎所有領域。本章將通過一係列生動而具體的案例，展示新興感知技術如何賦能各行各業，驅動創新。 智能交通與自動駕駛： 從高精度環境感知，到障礙物檢測、車道綫識彆、交通標誌識彆、行人檢測，再到復雜場景下的融閤感知與決策，我們將深入探討如何利用多維度感知技術來構建安全可靠的自動駕駛係統。 智慧工業與自動化製造： 在工業生産中，精確的尺寸測量、缺陷檢測、産品質量控製、以及生産過程的實時監控，都依賴於先進的感知技術。我們將分析如何利用高精度成像、三維掃描、以及實時狀態監測來提升生産效率和産品質量。 智慧醫療與生命科學： 從非侵入式的醫學成像，到實時生理信號監測，再到輔助診斷與手術機器人，感知技術在醫療領域的應用前景廣闊。我們將探討如何利用先進的成像和傳感技術來實現疾病的早期診斷、精準治療以及個性化健康管理。 安防監控與智慧城市： 在城市管理和公共安全領域，高精度監控、人臉識彆、異常行為檢測、以及環境監測等需求日益增長。我們將展示如何利用融閤感知技術來提升城市的安全性和管理效率。 新興應用探索： 除瞭上述領域，我們還將觸及其他前沿應用，例如地質勘探、考古研究、環境監測、虛擬現實/增強現實（VR/AR）的交互感知等，展現感知技術作為基礎性能力的廣泛適用性。 第五章：挑戰與未來——邁嚮更深邃的感知邊界 在探索感知智能的強大力量的同時，我們也必須認識到其中存在的挑戰，並展望未來的發展方嚮。 數據處理與存儲的挑戰： 隨著感知信息維度的增加和采樣率的提升，海量數據的處理、存儲和傳輸成為瞭巨大的挑戰。我們將探討高效的數據壓縮、分布式計算以及邊緣計算等解決方案。 算法的魯棒性與可解釋性： 在實際應用中，感知係統需要應對各種復雜多變的環境，對算法的魯棒性提齣瞭極高的要求。同時，理解算法決策的依據，即算法的可解釋性，對於信任和優化至關重要。 跨領域協同與標準化： 實現不同係統、不同傳感器之間的無縫協同，需要跨領域的技術標準和協議。我們將討論建立統一的感知信息描述與交換格式的重要性。 倫理與隱私問題： 隨著感知能力的不斷增強，如何平衡技術發展與個人隱私保護，以及如何確保技術的倫理使用，將是未來社會需要共同麵對的重要課題。 下一代感知技術展望： 我們將展望未來可能齣現的顛覆性感知技術，例如量子傳感、生物啓發式感知、以及更加智能化的自適應感知係統。 本書旨在為讀者提供一個宏大而深刻的視角，理解現代感知技術是如何通過多維度信息采集、先進算法模型以及跨領域融閤，構建起一個前所未有的“智慧之眼”。它將幫助您認識到，我們正處在一個感知技術飛速發展，並深刻改變著我們與世界交互方式的時代。通過對這些核心技術和應用場景的深入剖析，您將能夠更好地把握未來科技發展的脈搏，並為自身的創新和實踐提供堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對智能傢居和物聯網領域充滿熱情的開發者，我一直在尋找能夠提升室內感知和交互能力的技術。偶然間接觸到《超寬帶雷達應用與設計》這本書，我被它所描述的UWB雷達在室內環境中的廣泛應用深深吸引。書中對UWB雷達在手勢識彆、人流統計、跌倒檢測等方麵的詳細闡述，讓我看到瞭它在構建更智能、更安全的居住空間方麵的巨大潛力。我尤其關注書中關於UWB雷達如何穿透非金屬障礙物進行精確測量的技術細節，這對於室內定位和環境感知至關重要。書中對室內UWB網絡的設計、多傳感器融閤以及數據處理的講解，為我開發相關的智能傢居産品提供瞭寶貴的參考。例如，書中關於利用UWB雷達實現非接觸式生命體徵監測的技術，對於構建無感知的健康監測係統具有顛覆性的意義。這本書不僅讓我對UWB技術在室內環境中的應用有瞭全麵的認識，更激發瞭我將這些技術轉化為實際産品的創新思維。它提供瞭一套完整的技術路綫圖，幫助我理解如何將UWB雷達的獨特優勢應用於解決現實生活中的實際問題，為未來的智能傢居生態係統提供瞭新的可能性。

評分☆☆☆☆☆

從純粹的學術角度來看，《超寬帶雷達應用與設計》這本書無疑是UWB領域的一部裏程碑式著作。我是一名在信號處理領域深耕多年的學者，對於如何從信號的本質齣發，挖掘其蘊含的信息，始終保持著高度的關注。這本書在信號理論方麵給予瞭我極大的啓發。它深入探討瞭UWB信號的時域和頻域特性，以及如何利用這些特性來提高雷達係統的分辨率和探測能力。書中對UWB信號的生成、建模和傳播特性的數學推導嚴謹而清晰，尤其是在復雜多徑環境下的信號傳播模型，為理解UWB雷達在實際應用中的性能瓶頸提供瞭堅實的基礎。我特彆欣賞書中關於UWB信號的脈衝壓縮和參數估計算法的深入講解，這些是實現高精度測量的關鍵。書中對各種估計器（如最大似然估計、最小均方誤差估計）在UWB場景下的性能分析，以及對參數辨識誤差的理論界限探討，都為我進一步的研究提供瞭重要的理論依據和方法論指導。這本書的齣版，無疑為UWB信號處理的研究者提供瞭一個全麵而深入的參考框架，有助於推動該領域的理論創新和技術突破。

評分☆☆☆☆☆

在接觸《超寬帶雷達應用與設計》之前，我對UWB雷達的認知主要停留在一些基礎的科普概念，例如穿牆能力和高精度定位。然而，這本書卻徹底顛覆瞭我以往的理解，讓我看到瞭UWB雷達更深層次的技術內涵和更廣闊的應用前景。我被書中關於UWB雷達在軍事和安防領域的應用所震撼，例如目標識彆、隱蔽目標探測以及戰場態勢感知等，這些應用充分展示瞭UWB技術在提升國傢安全和國防能力方麵的價值。書中對UWB雷達的抗乾擾能力、低截獲概率等特性的分析，讓我深刻理解瞭其在復雜電磁環境下的優勢。我尤其對書中關於UWB雷達在三維成像和目標特性分析方麵的論述印象深刻，這些技術對於精確目標分類和威脅評估至關重要。此外，書中對UWB雷達在工業自動化領域的應用，如設備狀態監測、生産過程控製等，也為我打開瞭新的視野。這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一部關於UWB技術發展趨勢的預言書，它清晰地勾勒齣瞭UWB雷達在未來軍事、安防、工業等領域的發展藍圖，讓我對這項技術充滿信心和期待。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對新興技術充滿好奇的研究生，我一直對超寬帶雷達（UWB）的潛力感到著迷，尤其是在非視距（NLOS）通信和高精度測距方麵的應用。拿到《超寬帶雷達應用與設計》這本書後，我發現它為我打開瞭一個全新的視角。書中不僅僅是理論的堆砌，更是將UWB技術與實際應用場景巧妙地結閤在一起。我特彆喜歡它對UWB雷達在車載應用中的論述，例如碰撞預警、盲點監測和自動泊車輔助等，這些都是我們日常生活中已經開始普及的功能，而UWB技術在其中扮演著至關重要的角色。書中對這些應用的係統架構、關鍵技術以及性能評估方法都進行瞭細緻的分析，讓我對這些技術的實現原理有瞭更深刻的理解。此外，書中對UWB雷達在醫療健康領域的應用也進行瞭展望，例如生命體徵監測、人體運動分析等，這些前沿的應用方嚮讓我看到瞭UWB技術的廣闊前景，也激發瞭我未來研究的靈感。書中穿插的案例分析和圖示，使得抽象的理論變得更加直觀易懂，對於我這樣還在學習階段的學生來說，無疑是極大的幫助。它不僅鞏固瞭我對UWB基礎知識的掌握，更引導我思考UWB技術在未來社會發展中的更多可能性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑為超寬帶雷達（UWB）領域的研究者和工程師們提供瞭一本極其寶貴的參考資料。我是一名在雷達係統設計領域工作瞭近十年的工程師，過去在實際項目中接觸過不少UWB技術相關的資料，但很多都零散且不夠深入。當我拿到這本《超寬帶雷達應用與設計》時，首先吸引我的是其嚴謹的結構和詳盡的論述。書中從UWB雷達的基本原理齣發，詳細闡述瞭其獨特的信號特性，如極寬的帶寬、短脈衝、高時域分辨率等，以及這些特性如何轉化為實際應用中的優勢，例如目標檢測、成像、定位等。我尤其欣賞書中對UWB信號生成與處理技術的深入探討，包括但不限於 Chirp 信號、脈衝壓縮、匹配濾波等經典算法在UWB場景下的具體實現和優化。此外，書中對各種UWB天綫的設計與優化也進行瞭詳細的講解，這對於理解UWB係統的整體性能至關重要。我特彆關注瞭其中關於UWB雷達在穿透性成像方麵的應用案例，比如在建築檢測、考古勘探等領域的潛力，這與我目前正在進行的幾個項目有著高度的契閤度。書中對於不同應用場景下UWB雷達係統參數選擇的指導，以及對各種乾擾和噪聲的處理方法的介紹，都讓我受益匪淺，為我解決實際工程問題提供瞭清晰的思路和有效的方法。

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活動滿減價格閤適，京東送貨快，服務好。

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書籍深入淺齣，翻譯精準到位。

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書很不錯，物流很快，推薦購買！

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挺不錯的，正版書籍。

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很好很不錯，國內沒有太多這方麵的著作

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