强杂波背景下穿墙成像雷达多径虚像抑制

在穿墙雷达成像中,侧墙与目标、后墙之间反射产生的多径虚像与杂波严重干扰了目标检测成像。本文首先建立了此类虚像和杂波形成的场景模型,并构建目标和墙体之间的多径传播模型,以此为基础给出选取子孔径的基本准则。然后基于子孔径图像相乘的原理,提出伽马校正的方法,即根据图像对比度的比例关系获得每个子图像指数权值并将加权的子图像进行连乘,从而达到抑制多径虚像与强杂波的效果。最后给出实验仿真和相应的分析,目标信杂比有了明显提高。     

一种抑制探地/穿墙成像多径虚假目标的新型概率模型:数值研究(英文)

该文提出了一种抑制探地和穿墙成像中多径虚假目标的新方法, 虚假目标主要来源于基于伯恩近似的线性成像算法, 该方法忽略了目标之间的多次散射。相对已有抑制多径虚假目标的方法, 该文的主要贡献有两个方面:(a)目标反射率第一次用概率函数模型表征, (b)成像过程中引入随机孔径(从整个孔径中随机选取获得)的概念, 因此, 最终雷达图像可以理解为由随机子孔径得到图像相乘获得的联合概率分布。最后, 通过一组数值算例验证了该方法在探地和穿墙成像中的有效性。      

基于TDOA 的室内定位系统中多径抑制方法

多径传播能显著降低基于到达时间差(TDOA)的定位精度。文中介绍了一种使用波束指向圆极化天线(BSCPA)抑制室内多径传播的方法。BSCPA 由一个波束开关网络、四个相同的六边形贴片单元及其馈电网络组成。通过控制波束开关网络中的射频(RF)开关的状态,可以分别激励四个指向圆极化波束以实现方位角全向覆盖。根据BSCPA 的指向波束和圆极化,可以减轻由室内多径造成的定位误差。在面积为10. 8 m×6. 6 m、视距(LOS)、复杂多径的室内环境中,当测试信号为20MHz 带宽的WLAN 时,得到的2D 定位平均误差为0. 71 m。与传统的全向线性极化天线(OLPA)相比,BSCPA 可以将定位精度提高52. 5%。该改进表明,所提出的方法可以显著抑制基于TDOA 的室内定位的多径传播。     

超宽带室内多径信道成簇特性仿真与分析

超宽带（UWB）无线信道的成簇特性是UWB信号在室内多径信道中的重要传播特性。在对UWB室内多径信道成簇特性进行分析的基础上，介绍了UWB信道的成簇模型，对UWB信号的基本特征和成簇现象形成的原因及其影响进行分析；采用布朗桥方法对有金属网格玻璃门反射的走廊环境中UWB多径信道的成簇特性进行仿真和分析；将具有成簇现象的UWB信号功率时延谱仿真结果与已公布的测量数据结果进行了比较和验证。为UWB无线信道及其信号传播特性的研究打下较好的基础，具有重要参考价值。     

超宽带穿墙雷达稳健波束域高分辨成像方法

以实现超宽带穿墙雷达目标高分辨为目的,提出了稳健波束域高分辨谱估计成像方法.该方法将天线接收数据进行补偿达到阵列数据对齐后,首先利用双约束稳健Capon波束形成(DRCB)进行波束域预处理得到二维空间波束,然后利用Capon谱估计处理其二维空间谱获得高分辨成像.此方法将稳健波束形成和高分辨谱估计结合,明显改善了成像质量...     

基于室内地图推演与信号穿墙修正的定位优化方法

针对室内定位中信号穿墙非视距传播带来的测量误差问题,提出了一种穿墙测距与视距测距相混合的穿墙修正定位优化方法。在室内典型的隔墙非视距场景中,建立了近似拟合信号穿墙传播特性的测距模型,将穿墙入射角、墙体结构、介电常数、墙体厚度等因素参数化,并借助室内地图进行节点与锚点间的隔墙判定,仅根据室内地图及冗余测距信息即可进行定位求解。仿真与UWB实测实验结果表明,在考虑信号穿墙传播的多变地图场景下,所提方法的室内定位平均精度优于加权最小二乘法的平方测距定位方法。     

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。     

超宽带室内多径信道特性的最优化分析

分析超宽带(UWB)信道特性并建立合适的信道模型是UWB无线通信研究的重要内容。采用最优化方法分析UWB室内多径信道的特性,并讨论构建UWB信道的数学模型。在此基础上通过引入随机桥过程假设和概率选择性假设,使用最优化方法建立UWB信道冲激响应的有约束布朗桥模型(BBBM);分析BBBM模型有效随机路径判据,给出在最优化框架基础上的建模算法;使用BBBM模型对UWB信道进行仿真分析,得到的UWB信道特性和用实验测量与UTD方法得到的信道特性非常相似,特征参量的取值与实际情况相符。     

基于二维最小相位相干因子的MIMO穿墙雷达成像方法

讨论了基于因式分解的穿墙雷达多输入多输出阵列配置方法,在此基础上提出了基于二维最小相位相干因子(2D Minimum Phase Coherence Factor,2D MPCF）加权的成像方法。2D MPCF综合了相位相干因子和距离向相位相干因子的优点,在方位向和距离向均有良好的栅瓣和旁瓣杂波抑制效果。仿真实验结果验证了所提成像方法不仅可以有效抑制杂波干扰,而且提高了成像结果分辨率。     

抑制多径干扰的UWB SAR成像研究

传统的SAR成像算法不能消除多径传播的干扰,图像上出现虚假目标。本文建立了一种条带SAR模式的多径散射模型,通过分析得到多径产生的虚假目标的三个特征,即方向依赖、低分辨率和非理想聚焦。对低频大波束角SAR．虚假目标的方向性显著,据此本文提出一种能够抑制多径干扰的超宽带(UWB)SAR成像算法。仿真表明,本文算法可以使真假目标的峰值比提高13～18dB。     

超宽带室内信道模型及其改进方法研究

对超宽带(UWB)室内信道模型在时域和频域进行了讨论,并介绍了在小范围衰落情况下的时域和频域的多种信道模型,以及较实用的路径损耗模型.根据测量结果分析了传统模型在视距(LOS)和非视距(NLOS)情况下实测数据统计参数与模型参数的差异,并给出改进后的信道模型.最后讨论了超宽带信道建模所面临的困难和研究方向.     

UWB-MIMO穿墙雷达三维成像与运动补偿算法研究

该文提出一种适用于超宽带MIMO稀疏阵列的Kirchhoff迁移成像和运动补偿方法。该方法将传统Kirchhoff积分方程引入到MIMO阵列中,并利用后向格林函数替代前向格林函数来解决小阵列大视场的问题。另外,在通过微波开关切换分时复用的方式来采集接收单元回波数据的同时,增加1个参考通道直接采集参考单元的回波信号来估计运动目标的位置变化信息,对MIMO通道的数据进行运动补偿后再进行3D成像,有效避免了因目标运动导致的散焦和成像结果偏移真实位置的问题。     

超宽带室内多径传播信道的有效时域射线模型

在这篇文章中,为超宽带（UWB）室内多径传播信道发展了一种有效的时域射线模型。这种模型是基于衍射的时域均一性几何理论（TD-UTD）技术的。这种技术包含了的几何光学（GO）和UTD的三种基本射线结构,即直射射线,损耗表面的多径反射射线和损耗边缘的绕射射线。我们提供了TD多径反射射线的水平极化和垂直极化的有效近似分析,描述了TD绕射系数。多径反射和绕射的所有路径,每个路径的时延,脉冲波形和幅度和TD路径损耗都可以由一个基于软件的TD射线追踪工具得到。     

UWB MIMO穿墙雷达的阵列设计和成像方法

利用多发多收(MIMO)方式对超宽带(UWB)穿墙成像雷达天线阵列进行稀疏化处理不失为一种很好的选择。该文从成像模型出发,分析了UWB MIMO天线阵的等效接收阵列问题,给出了基于空间卷积理论的UWB MIMO阵列设计方法,仿真验证了方法的有效性和在穿墙成像系统中应用的可行性。此外,提出了相干系数加权稳健Capon波束形成的自适应成像方法,理论分析和实验结果表明该方法能够获得较高的分辨率和图像信噪比。     

组合字典下超宽带穿墙雷达自适应稀疏成像方法

针对现有超宽带穿墙雷达稀疏成像算法大多只采用点目标稀疏基表示模型和稀疏优化的正则化参数不能被自适应调整以及目标位置不在划分网格上带来虚假像的问题,该文提出一种基于贝叶斯证据框架的自适应稀疏成像方法。该方法首先利用组合字典独立稀疏表示场景中的点目标和扩展目标,然后在建立的偏离网格稀疏表示模型的基础上分层最大化各参数的似然函数,用第1层推理结合共轭梯度算法估计组合字典的各稀疏表示系数,用第2层推理估计正则化参数和目标的偏离网格量,最终通过迭代优化参数的设置得到问题的求解。仿真和实验结果表明,该方法不仅同时自适应增强穿墙场景中的点目标和扩展目标,还消除了偏离网格目标引起的虚假像。     

一种改进的GNSS多径抑制性能评估方法

多径误差包络曲线是评估多径抑制性能的一种重要方法.一般在研究时,该方法采用简单化多径模型.基于简单化多径模型,分析了与环境相关的多径信号模型.在环境相关的多径模型基础上提出了环境相关的多径误差包络曲线,通过软件仿真了该多径误差包络曲线,并分析比较了2种多径抑制性能评估方法.     

低空多径环境下雷达目标检测性能研究

针对低空多径环境下不同体制雷达目标检测性能展开研究,通过优化配置雷达阵元达到多径环境下的最优检测性能。建立低空多径环境下雷达接收信号模型,引入多径功率传播因子,将经典的Swerling目标起伏模型推广应用于低空多径环境,采用特征函数法推导低空多径环境下不同体制雷达的检测概率。仿真研究了多径功率传播因子对检测性能的影响,比较不同体制雷达的检测性能,结果表明多输入单输出雷达兼具相控阵雷达和多输入多输出雷达的优点,在多径环境下具有稳定的检测性能。     

墙体参数模糊下穿墙雷达运动目标成像

针对墙参数模糊条件下运动目标成像速度慢、墙参数重建精度差等问题,提出了一种改进拟牛顿-粒子群优化(Limited Broyden Fletcher Goldfarb Shanno-Particle Swarm Optimization,LBFGS-PSO)算法,建立了LBFGS-PSO算法模型,解决了传统拟牛顿算法和粒子群算法计算速度慢、误差较大等问题。该算法与块正交匹配追踪（Block Orthogonal Matching Pursuit,BOMP）算法相结合不仅可以精确重建边墙位置,还能够准确地重建多径效应环境中的运动目标和静止目标,算法的计算速度和精度得到了一定程度的提高。仿真结果和数据分析验证了所提方法的性能。