基于稀疏重建的穿墙雷达墙体参数估计方法

未知墙体参数的估计对穿墙雷达(TWR)的应用具有重要意义。时延估计(TDOE)方法能够有效获取被测均匀墙体参数。对于TDOE 方法,墙面反射回波时延估计的精度直接影响墙体参数估计的准确性。文中基于墙体回波的稀疏性提出了一种基于稀疏重建的墙体参数估计方法,通过利用正交匹配追踪(OMP)稀疏重建算法对每个双基地天线间隔下墙体回波信号进行时延估计,然后基于双基地和单基地混合测量模式采用TDOE 方法可以获得墙体的相对介电常数、厚度和电导率。仿真和实验结果表明所提出的估计方法能够提供更高精度的墙体参数估计。     

一种适用于穿墙雷达成像的墙体补偿算法

在穿墙雷达成像领域,建筑墙体会改变电磁波的传播路径和速度,引入目标散射回波延迟误差,造成隐蔽目标成像散焦、位置偏移和多径幻象等。对此提出一种墙体补偿技术,准确计算像素点与天线之间的聚焦延时,修正目标图像位置偏移和散焦等,实现聚焦目标图像。首先,对回波数据采用后向投影成像算法,得到原始图像。其次,利用Radon变换,并结合图像连通域检测得到墙体前后表面的位置。最后,通过计算墙体前后表面距离,得到约束条件;在该条件下,假定墙体厚度和介电常数,对墙后目标进行补偿成像。Matlab仿真数据验证了该算法的有效性。     

穿墙生命探测雷达强回波对消最优搜索算法研究

在军事领域和民用领域里,穿墙生命探测雷达具有重要作用,而强回波对消是穿墙探测技术中的关键性难题。文章设计了自动强回波对消系统,建立了最优搜索算法模型,实现了较优的强回波对消。     

基于墙体补偿与多视角融合的穿墙雷达建筑物布局成像算法

穿墙雷达能够对建筑进行布局成像,并准确获取建筑内部结构信息,已广泛应用于灾害搜救、反恐作战等领域。针对建筑物墙体穿透导致的墙体展宽、位置偏移和墙体多径杂波导致的多径鬼影等成像问题,本文提出了一种基于墙体补偿与多视角融合的建筑布局成像算法。首先,对雷达回波的后向投影成像结果应用Radon变换,通过恒虚警率检测提取峰值,提取墙体位置信息,以墙体前后表面中心为分界线将图像分割为两个子图像;其次,对包含偏移墙体的子图像进行自适应补偿,矫正墙体位置;最后,对多个视角成像结果进行图像融合,抑制多径鬼影。仿真结果表明,该方法可以有效解决图像中墙体展宽、位置偏移和多径鬼影问题,得到正确清晰的建筑布局图像。     

基于LS迭代熵值穿墙雷达墙体杂波抑制

在穿墙成像雷达中，建筑物前后墙体的回波是杂波抑制的主要问题。此类杂波往往会强于目标信号数个量级，对所需目标的回波信号检测与成像造成严重干扰。针对墙体类强杂波问题，提出了一种基于拉普拉斯平滑迭代处理的墙体强杂波抑制算法。首先对回波信号进行离散化，然后在计算离散信源的概率空间时对概率进行拉普拉斯平滑处理，然后对其进行迭代熵值处理，通过迭代过程，有效地提高信杂比增量。为了验证算法的可靠性，采用时域有限差分法进行实验建模，并对结果进行严谨的分析，算法能够达到预期效果。     

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。     

基于折射角近似的穿墙成像墙体补偿方法

穿墙成像雷达探测中墙体穿透将导致目标图像散焦和位置偏移,墙体补偿是解决这一问题的关键。最短路径法是实现精确墙体补偿的典型算法,但存在运算量大的问题。为解决上述问题,提出了上述基于折射角近似的穿墙成像墙体补偿方法,其原理是利用折射角近似法得到大幅度缩短的最短路径法搜索区间,从而显著减小运算量。一方面,不同墙体参数的数值分析结果定量说明了减小运算量的程度;另一方面,MATLAB仿真结果证明了算法在有效减少计算量的同时实现了精确墙体补偿。     

一种有效的穿墙雷达成像杂波抑制算法

在穿墙雷达成像中,杂波对临近墙体目标的成像和检测造成严重的干扰。基于统计信号处理的杂波抑制算法近年来广泛应用于消除背景杂波,但这些算法带来的门限确定问题使其在实际应用中性能下降。考虑到实际应用环境的复杂性,提出一种有效的两阶段杂波抑制算法,该算法首先在SVD的基础上提出一种新的方法来确定奇异值的门限以抑制强杂波,然后对第一阶段的成像结果进行基于PCA的图像增强处理,抑制弱杂波和系统噪声,进一步突显目标信息。实验结果证明了提出的两阶段杂波抑制算法具有可行性,能够实现对临近墙体微弱目标的精确成像。     

基于雷达回波的特征提取算法研究

特征提取是目标自动识别的关键。本文给出了改进的回波预处理算法、基于图像处理理论的目标特征提取算法以及基于统计和变换特征的目标回波特征提取算法。第一种算法能有效提高识别效率,后两种算法相互补充,在实际工程应用中有较强的适应性。     

基于空间特征的MIMO穿墙雷达墙杂波抑制

在穿墙成像中,墙体反射波相对于目标回波具有很强的能量,因此对目标的成像及检测造成严重干扰。传统的空域滤波方法基于单发单收阵列体制,利用墙体空间特征不变性有效地抑制墙体杂波。随着MIMO技术越来越多的应用于穿墙雷达,墙体空间特征发生变化,该方法不再适用于MIMO穿墙雷达回波。为解决这一问题,该文分析了MIMO穿墙雷达回波中墙体与目标回波的空间特征,参数化建模结果表明,墙体回波的空间特征与天线阵列的位置无关且具有对称性,而目标回波不具有该特性。根据两者的这一差异,该文提出对称消去法来消除墙体回波。仿真结果表明该方法能够有效地消除墙体杂波,且能够保留目标的全部信息。     

一种有效的穿墙雷达成像杂波抑制算法

在穿墙雷达成像中,杂波对临近墙体目标的成像和检测造成严重的干扰。基于统计信号处理的杂波抑制算法近年来广泛应用于消除背景杂波,但这些算法带来的门限确定问题使其在实际应用中性能下降。考虑到实际应用环境的复杂性,提出一种有效的两阶段杂波抑制算法,该算法首先在 SVD的基础上提出一种新的方法来确定奇异值的门限以抑制强杂波,然后对第一阶段的成像结果进行基于 PCA的图像增强处理,抑制弱杂波和系统噪声,进一步突显目标信息。实验结果证明了提出的两阶段杂波抑制算法具有可行性,能够实现对临近墙体微弱目标的精确成像。     

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。     

基于因子分析法和图像对比度的穿墙雷达杂波抑制

在穿墙成像中,墙体反射波、天线耦合波等杂波常常将目标信号淹没,严重影响了目标的探测、定位等后续处理。为解决这一问题,该文采用因子分析法抑制杂波,并提出一种新的准则图像对比度,作为因子选择的衡量标准。为验证了这一方法的有效性,该文设计了暗室穿墙实验,分别对木板墙和混凝土墙后目标进行探测,并采用所提出的方法对得到的回波数据进行处理,实验结果表明,该方法能够在目标信息未知的条件下,得到最优的杂波抑制结果。     

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..     

基于组合滤波的压缩感知穿墙雷达杂波抑制

针对压缩感知穿墙雷达成像过程中受壁杂波污染严重等问题,提出了一种组合滤波的杂波抑制算法。该算法利用小波预处理、统计信号滤波法相结合的方式对回波信号进行处理,通过动态阈值分段弱正交匹配追踪进行稀疏迭代求解。在强壁杂波存在的情况下,组合滤波法能够有效地消除杂波检测出墙后目标。实验结果表明,该算法与传统单一主成分分析、奇异值分解和经验模态分解滤波相比,所成雷达像的子杂波比分别提高了1.57、1.52、1.26倍。     

基于透射系数的穿墙雷达墙体参数估计

超宽带穿墙雷达中未知墙体参数估计精度直接影响目标位置定位和成像质量。针对该问题,文中提出了一种基于透射系数的未知墙体参数估计方法。该方法首先通过计算电磁波穿透墙体时的透射系数推导出振幅衰减系数;然后,结合传播时延与墙体参数的非线性关系,利用牛顿迭代法能够精确估计出未知墙体参数;最后,对结果进行了误差分析和比较,表明该方法在未知墙体参数估计中的可行性。文中利用时域有限差分方法进行电磁建模,其仿真数据验证了墙体参数估计算法的有效性。     

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.     

基于改进ViBe的穿墙雷达动目标检测算法

针对穿墙雷达接收到的回波信号较弱,成像中的耦合信号有所增强,传统动目标检测算法不能完全消除检测后图像中虚警现象的问题,提出一种改进的动态阈值ViBe检测算法,使其能适应穿墙雷达图像动目标像素值变化问题;采用三帧差,消除由墙体和天线耦合等强杂波导致的“鬼影”现象,并利用目标的扩展特性,采取保留连通域的方法,消除了图像中的孤立噪点。实验结果表明,该方法可以有效消除室内强杂波引起的虚警现象,准确、实时地提供目标的位置信息,并具有一定的鲁棒性。     

穿墙探测雷达的直达波抑制

直达波相对目标回波具有很强的能量,使其对穿墙探测雷达(TWDR)的目标回波信号检测造成了严重干扰.可根据各个测点直达波的强相关性,基于SVD分解提取参考直达波,采用自适应对消算法抑制直达波.通过对实测数据的处理结果看出,此方法有效地抑制了直达波,将回波的信干比(SIR)由-20.402 dB提高到20.479 dB.     

超宽带穿墙探测雷达的反向投影成像算法

在SAR BP（Back Project反向投影）成像算法的基础上,结合超宽带穿墙探测雷达应用中存在的特定条件（如墙体的反射、折射及其对宽带信号的色散影响,因天线阵的天线数目有限而使获得的信息量小等）,提出了一种超宽带穿墙探测雷达的BP成像算法。该算法考虑了超宽带电磁波穿透墙体传播的特性,能够去除墙体对成像的影响,并有效抑制了天线阵天线数目较少时的拖尾现象。通过仿真成像,分析了舍成孔径长度对可成像区域和成像精度的影响：合成孔径长度增加,成像精度提高,而可成像区域减小。