超宽带穿墙雷达对人体动目标探测的实验研究

分析超宽带穿墙雷达动目标检测原理,提出一种新的自适应背景相消方法用于抑制强杂波干扰.介绍了超宽带穿墙雷达实验系统,利用该系统对非金属墙壁后人体动目标进行探测实验,并分别针对处于不同运动状态目标的实验数据进行分析.实验结果表明,超宽带穿墙雷达对非金属墙体具有较强的穿透性,对墙后处于径向运动、原地静止、原地体动及切向运动等运动状态的人体目标均具有较好的探测能力,提出的动目标检测算法能够适应复杂环境的应用.     

基于小波与EMD级联的穿墙雷达动目标检测

超宽带穿墙雷达受墙体对电磁波衰减作用,目标的反射回波很弱,提出一种基于小波与EMD级联的方法检测,用于提高信噪比和信杂比。介绍了穿墙雷达实验系统,对墙后人体运动目标进行探测实验,获得实测数据进行分析。实验结果表明,超宽带穿墙雷达对非金属墙体具有较强的穿透性,对墙后处于径向运动的人体目标具有较好的探测能力,提出的算法可以有效提高信噪比和信杂比。最后利用幅度排序点迹凝聚算法进行目标检测,得到理想的检测结果。     

穿墙雷达人体目标探测技术综述

为获知穿墙雷达技术发展脉络以及预测未来可能的发展趋势,对近年来穿墙雷达研究领域中的墙后人体目标探测技术的发展情况进行了梳理.围绕墙后人体目标探测中的微多普勒谱识别、二维运动目标检测,以及三维人体目标高分辨成像等关键技术,对国内外公开发表的相关文献进行了归纳总结.结果表明,穿墙雷达已经在墙后人体目标的生命特征提取、运动行为监测、动作姿态识别等应用领域取得了长足进步.随着相关研究的深入,穿墙雷达系统开始表现出轻型化、小型化、低成本化的特点,而对应的处理算法则向更加智能化方向发展.     

一种便携式伪随机编码超宽带人体感知雷达设计

该文提出了一种便携式伪随机编码超宽带人体感知雷达的设计方法。人体感知雷达主要包括对运动人体目标进行跟踪以及对静止人体目标的呼吸频率进行提取。为了获得较强的穿透能力与较好的距离分辨率,采用了载波为800 MHz的m序列作为雷达发射信号。为了减小雷达系统尺寸,采用高速DAC与FPGA直接合成m序列调制信号,发射信号的平均功率为5 dBm。接收机具有两个混合采样接收通道,第1通道用于实时获得参考码,第2通道用于接收雷达回波。为了提高雷达系统扫描率,采用FPGA内部的多个DSP内核级联来实现脉冲压缩的并行计算。另外,动目标跟踪算法与生命探测算法在Intel处理器内运行,将探测结果传给头盔上的微型显示器进行显示。最后,通过穿墙实验表明,该雷达能实时跟踪墙后16 m内的动目标,同时能提取墙后14 m内静止人体的呼吸频率。      

人体快转向运动自适应卡尔曼跟踪算法

穿墙雷达对人体目标进行跟踪探测面临一系列技术难点,包括墙体反射产生的虚警、射频干扰、定位误差和目标丢失等。针对上述问题,文中基于多目标数据关联和自适应的卡尔曼滤波算法,提出一种适用于穿墙雷达探测的快转向运 动人体轨迹跟踪综合处理算法,重点解决快转向运动人体目标的跟踪及多运动人体目标的轨迹交叉等问题。实验结果验证了该算法具有虚警较少、轨迹平滑、计算量小、易于工程实现、定位误差可减小50% 等优点。对于反向运动的人体目标, 算法也可进行有效跟踪。     

超宽带穿墙雷达天线阵列配置分析及运动人体跟踪成像算法

近场区域的非接触式穿墙条件下运动人体的实时跟踪成像探测是超宽带雷达在火灾救援、安全保卫、城市巷战以及人身安全等方面的一个重要应用。该文基于超宽带短脉冲穿墙雷达,推导分析一种MIMO阵列排列方式,并在修正的Kirchhoff算法基础上引出简单适用的成像步骤应用于慢速运动人体的跟踪探测中,给出5 Hz的图像更新速率从而实现实时成像。仿真结果验证了新的MIMO阵列排列方式的有效性,并为穿墙雷达系统研制提供了依据。实验结果说明该文提出的成像步骤具有可行性,能够有效地实现墙后运动人体的实时成像,跟踪滤波处理后,可以获得较为理想的目标运动轨迹。     

步进频穿墙雷达成像算法

雷达穿墙检测是一种新颖的人体探测技术，文中构建了电磁波穿透绝缘介质墙的数学模型，推导了步进频信号穿墙后向投影算法，给出了算法实现流程，并对介质墙存在时的非聚焦及聚焦成像结果进行了仿真，验证了算法的有效性。     

基于超宽带穿墙雷达的目标边界估计算法

基于超宽带雷达的穿墙成像技术在灾难救援和反恐作战等非侵入式探测领域有着广泛的应用前景,而这些应用领域往往需要对探测目标的高分辨成像以确定其边界形状。该文针对这一需求,提出一种基于超宽带雷达的边界成像算法从而实现墙后目标的外形估计及识别。该算法假定在近场探测条件下,利用提出的回波时延差关系曲线确定回波的入射方向,进而消除墙体影响,对墙后目标进行有效的边界估计。对具有不同边界的目标进行的仿真和实验结果表明,该算法能够有效补偿墙体影响,目标边界估计效果好,达到依据估计的目标外形实现目标初步识别的要求。     

基于低秩稀疏约束的穿墙雷达成像算法

针对穿墙雷达(TWR)成像过程中墙杂波与成像空间分别具有低秩性和稀疏性的特点,提出了一种基于低秩稀疏约束的穿墙雷达成像算法.所提成像算法通过奇异值软阈值法和l1范数最小化技术进行迭代求解低秩稀疏约束优化问题,实现在墙体强反射波存在的探测环境中基于压缩感知框架对墙后隐蔽目标的准确成像重建.仿真和实验数据的处理结果验证了所提成像算法的有效性和准确性.     

一种超宽带穿墙雷达的三维成像算法研究

提出了一种应用于超宽带穿墙雷达的三维成像算法。在研究后向投影算法原理的基础上,构建了电磁波穿透介质墙的数学模型,补偿了电磁波在墙体中传播的时间延迟,推导了基于偶极子近场辐射模型的穿墙改进后向投影算法,给出了算法的实现流程。利用FDTD得到采样数据,运用算法的具体流程实现对介质墙存在下的目标进行三维成像。验证了算法的有效性,分析了墙体和目标间耦合作用对成像效果的影响。     

一种新的双孔径天线干涉SAR动目标检测方法

提出了一种基于双孔径天线沿航迹向干涉SAR进行动目标检测、测速及定位的新方法.该方法在分析杂波对消必要性的基础上,给出了进行地杂波对消、动目标检测、径向速度分量估计及定位的原理和实现方法.在恒虚警处理后,通过比较杂波对消后的残差图像与原始图像中运动目标和静止目标对消幅度的差异,检测出运动目标.同时,可以利用残差图象中杂波的对消特性进行运动目标径向速度的估算以及目标的定位.这种检测方法具有良好的杂波对消性能,能够完成被地面背景杂波掩盖的运动目标的检测、测速及定位.计算机仿真结果验证了其有效性.     

一种有效的机载火控雷达地面动目标检测方法

研究机载火控雷达检测地面慢速目标的方法。由于机载火控雷达采用前向阵,脉冲重复频率低,使得杂波多普勒频率多重模糊。分析了机载火控雷达检测地面慢速目标的特点,提出了一种非自适应的干涉对消法与自适应的AMTI方法相结合的检测方法。分析结果表明,这种方法对雷达平台运动参数的估计精度要求较低,工程上易于实现。     

一种基于时域差分的穿墙雷达BP成像算法

利用步进频连续波雷达对墙后运动的人体目标进行探测,对墙体杂波抑制和人体目标成像展开了研究.首先,利用人体目标慢速运动的特征,采用时域差分的方法抑制墙体杂波,使人体目标回波得以凸显;然后,分析了墙体折射对目标回波时延的影响,在此基础上对传统的后向投影成像算法进行了改进,使其适用于墙后区域的目标成像;最后,对该算法进行了推广,在一定程度上实现了对人体目标的跟踪.实测数据的处理结果表明,该算法能够在系统离墙12.6 m的情况下有效地消除墙体回波的影响,清晰地显现出在墙后运动的人体目标..     

基于CSI处理的三通道机载SAR地面动目标检测

本文运用杂波抑制干涉的方法来提高系统处理时的杂波对消能力,该方法通过在图像域直接补偿通道间相位差之后进行子图像间的两两对消,并进行动目标的相位干涉,以确定动目标的方位位置.因而能有效地完成被地杂波掩盖的地面慢速运动目标的检测、测速及高精度定位.最后给出了对部分实测数据采用32个方位脉冲相干积累对消后进行恒虚警检测的处理结果.     

室内穿墙场景下的无源人体目标检测算法

穿墙场景下,由于墙体造成信号严重衰减,接收信号中目标反射信号的能量大幅下降,接收信号淹没在收发机直射信号和室内家具反射信号中,难以检测墙后目标。针对上述问题,该文提出一种新颖的基于多维信号特征融合的穿墙多人体目标检测算法(TWMD)。先对接收到的信道状态信息(CSI)进行预处理以消除相位误差和幅值噪声,再利用CSI的时序相关性和子载波相关性从相关系数矩阵中提取多维信号特征,最后使用BP神经网络完成特征与检测结果之间的映射。实验结果表明,该算法在玻璃墙、砖墙和混凝土墙环境的识别精度分别在0.98, 0.90, 0.85以上。根据所统计的4000个各类样本的检测结果,与现有基于单一信号特征的检测算法相比,该文算法在对不同数量运动目标的检测上,获得了平均0.45的精度提升。     

基于深度迭代网络的穿墙雷达成像方法

联合墙杂波抑制及图像重建迭代求解方法为当前较前沿的穿墙雷达成像(through-the-wall radar imaging, TWRI)算法,能够同时抑制墙体杂波和重构目标图像,但仍存在收敛速度慢、人工干预过多以及对初值的选取敏感等问题,难以快速精确地进行目标成像. 针对上述问题,本文提出一种联合低秩与稀疏分解驱动的可学习深度迭代网络的TWRI方法. 该方法利用穿墙雷达场景下墙体杂波的低秩特性以及待重建目标图像的稀疏特性,首先将穿墙雷达成像问题建模为联合低秩与稀疏分解的正则化优化问题,然后采用变分框架和轮换策略将优化问题转化成两个准线性优化子问题并推导其更新公式,最后将上述迭代更新公式映射到网络结构中,展开成深度迭代网络模型并采用端到端学习策略,形成融合物理模型的可学习深度迭代网络框架. 仿真结果表明该方法能够有效抑制墙体杂波,相对于其他方法显著提高了目标成像精度和速度.     

穿墙雷达平面多层媒质二维衍射层析成像算法

为了解决多层介质墙体后隐蔽目标探测的问题,提出了一种穿墙雷达平面多层媒质二维衍射层析成 像算法。所提成像算法基于一阶Born 近似理论,通过平面多层媒质的格林函数谱域展开式和快速傅里叶变换技术, 实现对多层墙体后隐蔽目标的快速准确成像重建。基于时域有限差分法产生的仿真数据处理结果验证了此成像算 法的有效性和准确性。     

Target Detection in Single- and Multiple-View Through-the-Wall Radar Imaging

A detector of targets behind walls and in enclosed structures is presented. The detector is applied to through-the-wall radar images obtained by wideband delay and sum beamforming. We consider the detection problem using single- and multiple-view imaging. The statistics of noise, clutter, and target images are examined and formulated using sample scenes. The effects of wall parameter errors on the image statistics are shown. An iterative detection scheme, which adapts itself to the image statistics, is presented. The proposed detection schemes are evaluated using real data.     

三孔径天线DPCA实现星载SAR动目标检测的方法

地杂波抑制是实现星栽合成孔径雷达地面运动目标检测的一个关键问题。本文给出了对DPCA条件下的三孔径天线回波数据，利用类似动目标显示(MTI)雷达中三脉冲对消滤波器的原理来抑制地杂波，从而实现星栽合成孔径雷达(SAR)动目标检测的方法。首先介绍了三脉冲对消器的原理及其频率响应特性，然后在建立星载SAR沿航迹向三孔径天线空间几何模型和机理分析的基础上，推导了对三孔径天线回波用三脉冲对消实现被地面背景杂波淹没的运动目标的检测方法。最后，用计算机仿真结果验证了其有效性。