一种新型超宽带穿墙雷达运动目标跟踪成像算法

近场区域的非接触式穿墙目标跟踪成像探测是超宽带脉冲雷达在火灾救援、安全保卫、城市巷战以及生命威胁等方面的一个重要应用。基于超宽带脉冲雷达的边界散射变换和直接散射波形提取的边界估计算法(SEABED)由于其不适用于穿墙条件下运动目标的成像与跟踪的情况,该文结合SEABED算法的成像原理,提出回波时延差关系曲线概念从而利用三角定位原理和坐标转换实现运动目标的成像与跟踪。文中提出的算法假设在近场条件下,针对运动目标场景建立系统模型,通过成像结果和速度值的同时估计,对墙体背后的运动目标的边界和轨迹进行有效估计。仿真结果表明,该算法能够弥补墙体对目标回波的影响,精确度高,达到穿墙目标跟踪成像探测的目的。     

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。     

一种超宽带雷达多人体目标跟踪算法

提出了一种超宽带雷达对多个运动人体距离跟踪的方法。该方法基于人体多散射点的回波模型,利用CLEAN算法提取人体多个散射点的量测信息,结合最近邻域和联合概率数据互联算法,提出了一种简易最近邻联合概率数据互联算法,以解决多个人体目标轨迹交叉时数据关联的问题。通过对实测数据的处理,证明了该算法能够对轨迹交叉的人体目标进行有效跟踪。     

一种快速超宽带穿墙雷达成像算法

超宽带穿墙雷达因为反恐、灾后救援等方面的迫切需要而成为近年来的一个研究重点。传统的超宽带成像算法在目标识别能力及计算效率上已不能满足其要求。基于逆边界散射变换的SEABED成像算法可以完成对目标边界快速成像,但是墙体的存在使其在穿墙雷达应用中受到限制。该文考虑到墙体的影响,在SEABED算法基础上提出一种新的适用于超宽带穿墙雷达的包络线算法,该算法通过计算从回波中提取的准波前所对应的曲线簇的包络线来完成目标边界成像。利用FDTD数值仿真实现了对隐藏在墙后目标的二维成像,验证了算法的有效性,并分析了墙壁对目标定位误差的影响。     

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。     

一种改进的MIMO生物雷达人体目标检测跟踪联合自适应算法

与传统生物雷达相比,MIMO雷达能获取人体目标的方位向信息,具有明显优势。为了降低人体目标运动以及近场环境杂波带来的干扰,提出了一种改进的MIMO生物雷达人体目标检测跟踪联合自适应算法。首先引入图像形态学的方法对雷达成像结果进行杂波预处理,其次采用改进的自适应门限方法进行目标检测,最后采用航迹关联方法得到目标运动的准确轨迹,并依据目标位置反馈调整检测门限,从而实现人体目标的动态检测跟踪。实测数据表明,该方法能有效滤除杂波干扰,且具备良好的跟踪连续性。      

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.     

基于距离多普勒概念的全息雷达成像算法

全息雷达成像系统具有电离辐射小、穿透衣服等优点,在人体安检等领域具有广泛的应用前景.然而,现有系统尚存在多运动目标补偿及快速成像能力不足的问题,限制了其在火车站等人流量大的场景中的应用.本文提出了一种基于距离多普勒概念的全息雷达成像方法,其优点是成像速度快、运动补偿方便,具有多运动目标快速成像的潜力.该方法利用了信号在时间采样和空间采样上的对称性,将合成孔径雷达成像中常用的距离多普勒算法引入全息雷达成像.本文对距离多普勒全息雷达成像算法进行了推导,通过仿真及试验,验证了该成像方法具有多目标运动补偿及快速成像的能力.     

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。     

基于超宽带雷达传感器的穿透成像

超宽带技术自从被提出以后,就得到了极大地发展.超宽带雷达是一种基于UWB的技术的短距离目标探测雷达,能够实现对目标的高分辨率测量.但是超宽带雷达的回波色散严重,许多基于频域的成像方法不再适用,常用时域后向投影算法进行成像.本文首先分析了存在障碍物时电磁波传播模型,针对时域后向投影算法计算量大的缺点提出快速成像算法.最终,利用超宽带雷达传感器搭建的冲激雷达系统对目标进行了实测,通过实测结果检验了快速算法的可行性和有效性.     

基于CS-ROMP算法的超宽带信道估计

研究了正则正交匹配追踪(Regularized OMP)算法在超宽带系统信道估计中的应用.ROMP算法在应用于稀疏信号恢复时,具备贪婪算法计算速度快和计算复杂度低的特点.超宽带通信(UWB)系统的信道估计需要估计一组最大径的参数,而ROMP具有能够可靠恢复近似稀疏含噪信号的能力,适用于UWB信道估计.通过仿真,对比了R...     

多径衰落信道下的超宽带信号同步算法仿真研究

超宽带无线通信因其潜在的性能优势,目前得到极大重视。但信号同步算法的硬件实现一直是困扰超宽带通信的难题。对传统的滑动同步算法进行了分析,并作了改进,在不增加硬件实现复杂度的同时,提高了同步性能。仿真结果证明,改进后的算法在多径衰落信道下具有较好的鲁棒性。     

Effect of multipath channel models to the recovery algorithms on compressed sensing in UWB channel estimation

Multipath arrivals in an Ultra-WideBand (UWB) channel have a long time intervals between clusters and rays where the signal takes on zero or negligible values. It is precisely the signal sparsity of the impulse response of the UWB channel that is exploited in this work aiming at UWB channel estimation based on Compressed Sensing (CS). However, these multipath arrivals mainly depend on the channel environments that generate different sparse levels (low-sparse or high-sparse) of the UWB channels. According to this basis, we have analyzed the two most basic recovery algorithms, one based on linear programming Basis Pursuit (BP), another using greedy method Orthogonal Matching Pursuit (OMP), and chosen the best recovery algorithm which are suitable to the sparse level for each type of channel environment. Besides, the results of this work is an open topic for further research aimed at creating a optimal algorithm specially for application of CS based UWB systems.     

基于邻域统计分布变化分析的UWB SAR隐蔽目标变化检测

该文针对载机不同航迹条件下所得多时相UWB SAR图像灰度值存在较大起伏,严重影响了基于像素灰度值差异的变化检测算法性能,提出了一种基于邻域统计分布变化分析的UWB SAR隐蔽目标变化检测方法。该方法将Gram-Charlier展开理论同秩序滤波器相结合对多时相图像中每个像素邻域的统计分布进行估计,进而借助K-L散度理论对多时相图像邻域统计分布变化进行定量分析以检测目标对应的变化区域。实验结果表明,该文方法能够更好地适应不同航迹UWB SAR图像间灰度起伏的影响,取得更好的检测结果。     

基于Hermite函数设计UWB脉冲的算法

由于UWB信号占据的带宽极宽,不可避免地重叠在现有窄带无线通信系统的频段上。为了不干扰其他窄带通信系统,UWB脉冲不仅应具有平坦的频谱且无直流分量,而且其频谱形状也必须满足相应的频谱规划,因此设计满足频谱要求的脉冲是UWB通信系统中一个至关重要的问题。研究了Hermite脉冲的特征,依据其特征提出设计UWB脉冲的算法,用这些脉冲可以构造一个M-ary通信系统。     

基于视觉注意机制的UWB SAR叶簇隐蔽目标变化检测

在超宽带合成孔径雷达叶簇隐蔽目标检测中,传统的UWB SAR图像变化检测方法易受图像灰度值起伏和成像条件变化的影响,致使现有的变化检测算法的性能下降.本文根据人类视觉系统的生理结构和认知特点,提出了一种基于视觉注意机制的叶簇隐蔽目标变化检测算法.该方法使用视觉注意模型,将图像的多尺度特征信息融合为单幅视觉显著图像,并利用图像局部邻域信息和目标的空间相关特性对视觉显著图中视觉注意焦点进行分层筛选和变化检测.实验结果表明:本文中基于视觉注意机制的变化检测方法可以有效检测多时相UWB SAR图像中的叶簇隐蔽目标,较之传统的基于统计原理的变化检测方法,其检测速度更快,且对场景复杂的UWB SAR图像亦具有鲁棒性.     

OFDM-UWB系统的自适应联合信道估计算法

提出了一种新的MB-OFDM-UWB自适应联合信道估计算法,该算法首先对基于DFT的信道估计算法进行改进,使其能自适应的调整滤波窗口的大小。然后利用改进后的算法与梳状导频估计相结合。算法的优点在于能根据不同的信道的统计特征,自适应调整滤波器窗口的大小,从而减少了噪声对信道估计的影响,并保留了梳状导频估计能快速跟踪信道变化的特性。仿真结果表明,该算法能很好地适用于UWB室内信道。     

超宽带信道建模中基于压缩感知的解卷积算法

针对频域测量方式下的超宽带(UWB)信道测量数据后处理,该文提出了用具有高斯滚降特性过渡带的类高斯窗,提取符合中国UWB频谱规范的信道测量数据,并将类高斯窗对应的时域脉冲作为先验信息,使用基于压缩感知(CS)的算法对时域信道测量信号解卷积,使得解卷积后的信道冲激响应具有高分辨率特性。利用频域加窗补零,以及改变解卷积算法中参数化波形字典原子的步长,可以得到不同分辨率的解卷积结果。采用匹配追踪(Matching Pursuit,MP)算法作为CS的重构算法。针对一间办公室的视距(LOS)与非视距(NLOS)信道测量数据处理结果表明,基于压缩感知的解卷积算法可以用较少的观测值获得和CLEAN算法相近的解卷积性能。     

一种适用于超宽带脉冲信号检测的改进CUSUM算法

将最快检测技术应用于超宽带脉冲信号检测中,具体采用改进的CUSUM(Cumulative Sum)算法来检测超宽带脉冲信号。首先分析了经过多径信道衰减后的超宽带脉冲信号概率分布特性,进一步提出了适用于超宽带脉冲信号检测的改进CUSUM算法。理论分析和仿真证明了所提改进算法性能优越且实现复杂度低。该算法克服了块检测算法的信噪比门限效应,且具有最优的检测延迟性能,相同虚警限制下其检测性能明显优于能量检测算法。     

Performance analysis of time-hopping m-ary UWB wireless system using V-BLAST algorithm

Ultra WideBand (UWB) transmissions are attractive for low power, baseband asynchronous multiple access and peer-to-peer wireless communications. Multiple Input Multiple Output (MIMO) technology is useful in combating against multipath and at the same time improves system performance by using multielement antennas at both transmitter and receiver. This letter proposes a time hopping M-ary UWB systems using V-BLAST algorithm, and power control is considered for better performance. Simulations are provided to compare performance with different antennas.