穿墙雷达人体探测技术的新进展

介绍了国内外穿墙雷达人体探测装备研制的现状,重点放在穿墙雷达人体探测技术的最新研究进展上,包括超宽带技术、微多普勒理论、人工神经网络技术,以及时间反转镜技术等.     

超宽带穿墙探测雷达的运动目标检测技术

提出了利用低频超宽带(UWB)脉冲信号实现穿墙探测的设想,研究了超宽带穿墙探测雷达(UWB—TWDR)的运动目标回波信号模型,并基于运动目标回波信号的相关性,利用相干叠加原理对多次观测的结果实现运动目标的检测。最后通过具体的穿透混凝土砖块墙壁实测实验验证了上述设想和算法。     

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.     

超宽带MIMO穿墙雷达信道建模与运动目标成像

超宽带MIMO雷达因其具有的良好分辨率,有效减少阵元数及高速率数据获取能力,近年来在穿墙应用中发挥越来越重要的作用。由于超宽带MIMO雷达自身的天线配置特点和日益增长的应用需求,对信道模型提出新的要求。该文在分析超宽带MIMO穿墙雷达配置特点基础上对信道模型进行了重新建模推导。将建模场景由传统的单堵墙体拓展至建筑物场景,对收发分置下各分量的信号传输路径进行了精确计算,并根据拓展目标理论对各回波分量表达式进行了推导。基于该文模型,提出了一种有效的穿墙动目标成像方法。借助实际穿墙系统,在复杂的外场环境下验证了该文模型正确性,同时表明所提方法能够有效提高成像质量。     

一种基于分布式穿墙雷达的复杂条件下人体目标检测方法

超宽带雷达由于具有距离分辨率高、穿透性强等特点,被广泛应用于废墟下的人体救援。然而,在复杂的环境条件下,依靠单台雷达对被困人员进行检测是一个巨大的挑战。该文基于分布式穿墙雷达系统,提出一种低信噪比条件下的人体目标自动检测方法。首先,两台超宽带脉冲雷达分时交替进行工作,从而避免探测时的互相干扰;然后对两台雷达的回波数据进行慢时间维度互相关处理,增强人体呼吸信号;其次,利用适配于分布式穿墙雷达的恒虚警率检测,实现人体呼吸信号的快速、自动检测;最后,通过三角定位方法实现被困人员的2维定位。一系列的实验结果表明,所提方法可以在低信噪比条件下实现人体的检测,其探测性能优于单台雷达。     

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。     

微多普勒生物探测雷达技术研究

生物的微运动,例如人体肢体摆动以及呼吸和心跳运动,会对雷达入射电磁波产生微多普勒调制。通过对这些微多普勒调制回波信号的提取和分析,雷达能够实现对生物体微运动状态和生命特征的探测、测量和识别。文中首先对人体雷达回波微多普勒散射信号的理论模型进行了推导,然后对生物探测微多普勒雷达的实现和主要技术进行了分析和研究,最后对微多普勒生物探测雷达技术发展进行了讨论。     

IR-UWB穿墙雷达动目标探测实验

在穿墙雷达实际工作场景中,杂波对墙后动目标的探测造成严重的干扰。分析回顾经典IR-UWB穿墙雷达动目标检测原理,通过分析其数学解析式探讨其检测性能。介绍了IR-UWB穿墙雷达系统及其工作原理,基于该IR-UWB穿墙雷达系统上进行非金属墙体后动目标探测实验。针对目标处于不同运动状态的雷达回波数据进行处理分析,验证经典动目标检测算法的工作性能。针对指数加权算法,通过实验数据处理给出了其参数的调节范围。实验结果表明,IR-UWB穿墙雷达可以对非金属墙体后人体目标进行探测。对于墙后作径向运动的人体目标,3种经典算法的检测性能处于同一水平;对于墙后作切向运动、原地踏步的人体目标,指数加权算法与积累平均背景相消法具有较好的检测性能。     

行进人体目标雷达瞬时多普勒特征分析

行进人体目标对雷达回波产生多普勒调制和微多普勒调制,提取目标雷达回波中的多普勒和微多普勒特征,可获得人体目标的运动速度及肢体摆动周期等信息,有助于人体目标的检测与识别。本文改进和完善了行进人体目标的线性刚体模型,得出连续波信号体制下人体目标雷达回波,推导出人体目标的瞬时多普勒频率,定性分析了目标的瞬时多普勒特征和瞬时运动特征的变化规律。利用公开的实测数据验证了本文模型的有效性,并利用时频分析工具对目标雷达回波的瞬时特征进行了仿真分析,提取出目标的瞬时运动特征。本文模型及特征提取方法可推广应用于其他信号体制的雷达回波信号分析,同时可推广应用于对目标其他运动状态的分析。      

穿墙侦察雷达人体目标的定位与跟踪

基于穿墙侦察雷达基本原理建立了穿墙定位模型,给出了穿墙定位模型中折射点的近似计算方法,完成了人体目标回波时延与位置的对应关系表,并提出了人体目标延时带相交定位方法;采用所研制的一发两收式穿墙侦察雷达实验系统,通过静止目标人体定位实验和运动目标人体定位跟踪实验,验证了文中建立穿墙定位模型、雷达实验系统及定位方法的有效性和可行性。     

穿墙雷达方位向分辨率研究

给出有墙体影响下的方位向分辨率计算公式,即L-W公式和A-W公式,并数值分析了取不同折射率的墙体方位向分辨率、误差和相对误差随墙体厚度的变化情况。结果表明:L-W公式和A-W公式计算的方位向分辨率随不同墙体厚度的增加而增大;在相同厚度处,墙折射率越大,方位向分辨率误差及其相对误差也越大;L-W和A-W公式计算方位向分辨率时,L-W公式更能精确地体现目标辨识能力。     

基于压缩感知的分布式MIMO雷达速度估计与联合检测

针对分布式MIMO雷达系统,在站间大间隔配置获得空间分集增益的基础上,提出了一种基于压缩感知的目标速度估计与检测的联合算法,并利用二阶锥规划提高了感知算法在低信噪比时的估计精度。该算法有效降低了常规最大似然估计的计算成本,且在噪声功率未知时联合检测的性能上要明显优于距离门检测。通过理论分析证明,所提出的估计与联合检测算法能够有效估计速度并检测目标。仿真实验也验证了算法的有效性。     

Moving target detection in foliage using along track monopulsesynthetic aperture radar imaging

This paper presents a method for detecting moving targets embedded in foliage from the monostatic and bistatic synthetic aperture radar (SAR) data obtained via two airborne radars. The two radars, which are mounted on the same aircraft, have different coordinates in the along track (cross-range) domain. However, unlike the interferometric SAR systems used for topographic mapping, the two radars possess a common range and altitude (i.e., slant range). The resultant monopulse SAR images are used to construct difference and interferometric images for moving target detection. It is shown that the signatures of the stationary targets are weakened in these images. Methods for estimating a moving target's motion parameters are discussed. Results for an ultrawideband UHF SAR system are presented.     

基于FRFT的雷达微弱目标信号检测算法

针对低信噪比下雷达目标回波检测的问题,提出对回波预处理后接分数阶傅里叶变换的检测方法。预处理为AR滤波器抑制杂波并用小波去噪。由于低信噪比下分数阶傅里叶变换检测性能低,对回波做预处理提高回波信噪比。再运用分数阶Fourier变换对LFM信号的聚敛性质检测。仿真结果表明,文中提出算法检测性能优于直接进行分数阶傅里叶变换。     

基于恒虚警的高频地波雷达低速目标检测研究

海杂波背景下的高频地波雷达低速移动目标检测比较复杂,单独运用某种检测方法往往无法有效检测目标且导致很高的虚警概率.基于目标在距离多普勒谱图上的特征,提出了结合峰值检测技术、并同时在频域的多普勒向和距离向进行恒虚警检测的三级目标检测方案,进而利用不同海态等级下的模拟海杂波对该三级目标检测方案的性能进行仿真分析,仿真结果均符合理论上的整体虚警率分析并得到了较高的检测概率.最后该方法成功用于武汉大学的OSMAR高频地波雷达的目标实验数据,显示了较高的工程应用价值.     

雷达目标一维距离像识别中的非训练目标判别

针对雷达目标一维距离像识别中的特征子空间法不能判别训练目标的缺点，提出一种非训练目标判别门限，在特征子空间法的分类阶段对非训练目标进行判别。仿真实验结果表明：在特征子空间法中引入该门限，既能有效地对非训练目标予以判别，同时对训练目标又能保持较高的正确识别率。     

基于神经网络的GSM无源探测系统目标检测算法

对于GSM相控阵无源雷达接收机获取的目标数据提出一种用最佳后验感知的神经网络进行处理的算法,在复杂的杂波及噪声背景下,相比于流行的卡尔曼滤波,提高了目标的检测跟踪精度,对促进GSM无源探测系统实用化具有重要意义。     

基于复杂海情下的小目标探测雷达系统

复杂海情背景下的小目标探测是海面搜索、监视系列雷达的一项关键技术,传统雷达很难保证在较低的虚警概率下,可靠地检测海面小目标。基于复杂海情下海杂波散射功率特性分析,结合高分辨力波形设计、天线快速扫描技术与海面小目标检测技术等雷达系统设计给出了在复杂海情背景下提高小目标检测性能的技术途径,在较低虚警概率下,保证有效、可靠地检测出复杂海情下的海面小目标。     

用辐射分辨率分析伪装目标的雷达发现概率

利用雷达图像辐射分辨率理论讨论目标发现概率计算方法.依据辐射分辨率的定义及图像检测灰度对比要求,计算给出了某单一背景条件下分布伪装目标与背景对比度、独立视数及目标发现概率的关系.     

基于支持向量机的穿墙雷达目标形状重构方法

为解决超宽带穿墙雷达中目标成像问题,提出一种后向投影算法和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的方法.该方法通过BP算法得到穿墙成像数据,再利用SVM对数据进行分类,成功地解决了穿墙成像中的目标定位和形状识别问题.利用穿墙模型实验数据的仿真结果验证了该方法的可行性和有效性.测试结果表明:该方法能对墙后未知目标实现形状重构,且具有极高的空间分辨率;此外,当信号被噪声污染时,该方法也能很好对墙后目标形状进行预测,体现了该方法的鲁棒性.最后对不同采样长度和空间采样间隔的分析表明,采样长度和采样间隔对目标形状识别的影响有限,采样位置数的增加、采样间隔的减小更有利于提高目标的分类准确率.