基于UWB隐藏目标探测接收装置设计

基于低频电磁波对非金属介质的强穿透性和UWB脉冲信号在距离向的高分辨特性，采用超宽带（UWB）脉冲信号的低频部分实现穿墙探测的设想，研究了超宽带穿墙探测雷达的运动目标回波信号模型，根据运动物体的多普勒频移原理，探讨采用相关检测技术实现非金属墙壁后面的运动物体的检测问题。     

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。     

穿墙生命探测雷达接收技术研究

详细介绍了一种穿墙生命探测雷达接收机所涉及的关键技术,阐述了调频连续波体制雷达发射波形与接收波形的关系以及差拍混频的原理,提出了采用灵敏度频率控制(SFC)技术来抑制主波泄漏信号和近距离墙杂波的解决途径,并对这一关键技术着重进行展开分析,给出了设计思路和实现方式,为此类调频连续波体制雷达提供了一种接收机设计框图和实现方法;最后给出了该雷达接收机实现的一些技术指标。     

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。     

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.     

超宽带噪声穿墙雷达成像与实验研究

设计了一个超宽带噪声穿墙雷达样机,工作频率为350 MHz～750 MHz,既能够获得较好的距离分辨率,又能够保证一定的穿透性和作用距离.采用后向投影(BP)算法对接收回波与发射噪声的互相关信号进行相干成像,实现目标信号的空间能量聚焦.实验结果表明该方法对超宽带噪声穿墙雷达行之有效,能够实现墙壁后面目标的隐蔽探测和成像.     

超宽带穿墙雷达成像技术研究

文中详细介绍了超宽带穿墙雷达试验系统及其数据处理技术.针对试验系统中基于延时-求和波束形成方法的传统超宽带成像算法目标分辨率低、容易产生误判的缺点,引入最小方差无畸变响应波束加权及相关因子加权,优化成像算法,并应用于墙后隐藏目标的检测、成像试验.外场试验表明,应用优化后的成像算法,系统能对未知场景中的目标给予准确定位,目标杂波比改善了9.41dB.     

基于互质阵列雷达技术的近距离目标探测方法(英文)

一组(M, N)互质阵列由两组结构化排列的子阵列构成:一组包括M个天线单元, 另一组包括N个天线单元。互质阵列稀疏天线仅需要M+N1个收发天线单元就可实现对O(MN)个远距离目标的识别。在相同分辨条件下, 互质阵列雷达技术可利用更少的收发单元来识别更多的雷达目标。因此互质阵列雷达技术能够极大地降低传统雷达收发系统的复杂度。但是, 现有文献中所讨论的互质阵列雷达技术均基于远场近似假设, 当探测近距离目标时, 会由于目标邻近天线单元而产生严重的探测误差。为了解决上述问题, 该文将标准的互质阵列雷达技术的适用范围扩展到用于解决近距离目标探测。该文论证了(M, N)互质阵列雷达技术能够以4k0/MN空域分辨率恢复[2k0, 2k0]空域范围内的目标信息, 其中k0表示自由空间波数, 是场景因子。由此可见(M, N)互质阵列能够以/4的方位向分辨率获得O(MN)个近距离目标方位向位置信息。该文进一步论证了互质阵列雷达技术在穿墙成像中的适用性。最后, 该文提供了一组数值仿真实验结果, 验证了互质阵列雷达技术对于近距离目标探测的有效性。      

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。     

超宽带穿墙雷达椭圆包络线目标边界成像算法

为解决传统超宽带穿墙雷达后向投影(BP)成像算法不利于实时成像且成像模糊的问题,基于目标边界成像的成像算法成为近年来研究的热点。SEABED算法与Envelope算法是常用的目标边界成像算法,但此类算法存在抗噪性差或准确性不佳等不足。该文采用收发分置天线方式,提出一种基于椭圆包络线原理的成像算法。通过分析目标边界与天线坐标之间的几何结构,构造与目标边界相切的椭圆模型,推导了两者的映射关系,完成了穿墙成像的目标边界重建。理论分析和实验结果表明,该算法能提高成像的抗噪性与准确性,增强了穿墙成像的性能。     

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。     

超宽带穿墙探测雷达TH-UWB脉冲串信号分析

从定义出发推导了跳时调制超宽带广义高斯脉冲串(GGP)波形距离模糊函数的解析表达式,并通过仿真分析该波形模糊函数与跳时序列自相关特性、序列周期、脉冲平均重复周期、有效时间宽度、时间尺度因子及调制系数的关系.结果表明:选择良好自相关特性和较长序列周期的跳时序列可增强旁瓣抑制能力;增大时间尺度因子或减小有效时间宽度可增加距离分辨力;权衡选择适宜的调制系数不仅保持波形原有的距离分辨特性,而且有利于采用距离门技术抑制旁瓣.     

用于超宽带穿墙雷达的窄脉冲产生技术

用于超宽带穿墙雷达的脉冲产生技术是一种无载波极窄脉冲产生技术,在无线电通信领域有着广阔的应用前景.提出了使用延时芯片和ECL门产生极窄脉冲的方法,并对其产生原理做了理论分析.设计了原理框图和电路图,最后给出并分析了试验结果.     

基于先验信噪比估计的超宽带穿墙雷达呼吸信号检测算法研究

废墟下呼吸信号的检测对地震救援具有重要意义.在实际中,障碍物(如墙体)后的人体呼吸信号会被环境中的噪声所掩盖.如何提升穿墙呼吸信号的信噪比(SNR)仍是一项具有挑战性的工作.该文提出一种基于先验信噪比估计的检测算法,用于增强穿墙弱呼吸信号的输出SNR.该算法在谱减法中典型的决策导向(DD)算法基础上加入了自适应权重因子...     

跳时序列调制超宽带正交Hermite脉冲串雷达信号分析

超宽带正交Hermite脉冲是一类非常适合表征超宽带(UWB)穿墙探测雷达工作波形的脉冲,具有设计灵活、频谱利用率高、实现简单、波形存在解析表示方便理论分析等特点。该文从定义出发推导了跳时调制超宽带(TM-UWB)Hermite脉冲串波形的模糊函数解析表达式,仿真分析了模糊特性与跳时序列的自相关特性、序列周期以及与Hermite脉冲平均重复时间间隔,脉冲的阶数和时间尺度因子的关系,并探讨了在穿墙探测环境下该波形作用的旁瓣抑制和杂波抑制等关键技术。     

用于超宽带穿墙雷达的窄脉冲产生技术

用于超宽带穿墙雷达的脉冲产生技术是一种无载波极窄脉冲产生技术,在无线电通信领域有着广阔的应用前景。提出了使用延时芯片和ECL门产生极窄脉冲的方法,并对其产生原理做了理论分析。设计了原理框图和电路图,最后给出并分析了试验结果。     

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.     

超宽带穿墙雷达成像技术研究现状

介绍了国内外超宽带穿墙雷达(Ultra Wide-Band Through the Wall Radar,UWB-TWI)装备研制现状,重点放在穿墙雷达成像算法上,包括逆散射成像算法、后向投影算法、时间反转镜方法、压缩感知成像方法等,以期为相关研究人员提供参考.     

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。