应用于超宽带呼吸检测的压缩感知算法研究

超宽带雷达是最近生命探测采用的主要形式,绝对带宽不小于500 MHz的带宽对前端AD采样速率要求较高。针对超宽带系统硬件成本很高有时甚至不能实现的系统搭建问题,论文提出自适应的压缩感知(CS)呼吸检测算法。根据压缩感知欠采样的特点,首次将CS原理应用在微多普勒呼吸频率检测中,对OMP和GPSR两种恢复算法进行了测试,最终采用了OMP检测算法,并设计了自适应观测字典。应用本方法采样率可以达到0.66,大大降低了前端采样压力,节约硬件实现成本,并提高了检测效率。     

新型纳秒级探地雷达脉冲源设计

针对超宽带探地雷达脉冲源的要求,提出并验证了一种利用FPGA触发来合成彼此有任意延迟的窄脉冲波形合成方法.研究和实际设计了一种提高脉冲源性能的新型宽范围输入输出的线性直流电源,并利用此电源制成了适用于多种雪崩管为核心的宽范围纳秒级脉冲源,给出了脉冲源各个单元的设计、及雪崩三极管的筛选及老化处理方法.在50 Ω负载上得到了脉宽在2 ～ 50 ns、幅度在20～180 V的多种超宽带窄脉冲,并对多种雪崩管的雪崩性能进行了对比,给出了集电极充电电容与脉冲幅度和宽度的关系.     

超宽带步进变频雷达人体呼吸检测方法研究

针对生命体检测技术中呼吸频率检测问题进行了研究,提出了利用超宽带步进变频雷达对生命体在一维距离域上成像的同时检测其呼吸频率的方法。该方法首先利用步进频率的回波数据得到目标的一维距离像,然后在一维距离像中目标信号两边作滤波,滤波后可将微弱的呼吸频率从噪声中提取出来,实现检测生命体呼吸频率的目的。该方法可将载有呼吸频率信号的目标一维像从距离域中截取出来,使得人体微动以及其他距离域上的干扰频率被抑制掉,提高了回波信号的信噪比。     

基于信号特征值相关性去除穿墙雷达直达波

穿墙雷达是一种用来探测被障碍物遮挡目标的新型雷达,障碍物对于穿墙雷达成像影响较大,回波中的目标信号往往淹没在直达波信号中。目前所提出的算法不能够完全去除直达波信号,或者在去除直达波信号的同时削弱了目标信号的幅度,影响目标信号的识别。针对超宽带步进变频穿墙雷达中去除直达波的问题,提出采用奇异值分解的方法提取回波信号中的目标信号分量和直达波信号分量,并去除直达波信号,最后采用HFSS仿真软件进行建模仿真。仿真结果表明,奇值分解方法能够有效去除直达波信号,并且能够保留目标信号的绝大部分信息,优于对消法。改进方法是处理相干信号的一种比较有效的手段,可用于强干扰噪声环境下的噪声去除。     

穿墙雷达图像CS编码算法设计

针对TWR雷达图像由于检测信号的频率较高、带宽较大使得图像信息量增大,导致在传输和实时成像方面存在困难的问题,提出了采用压缩感知(CS)为雷达图像的编码提供欠采样压缩的新方法.设计了基于解凸优化的l_1范数等效算法和基于正交匹配追踪(OMP)算法的TWR图像编码方法,构造了部分哈达玛观测阵和高斯随机测量观测阵.实验结果表明,本文算法对雷达图像的欠采样率可达0.546 9,能够实现失真最小和速度最快地对墙内目标进行有效检测.     

超宽带步进变频连续波雷达近场成像算法

为了实现超宽带步进变频连续波雷达近场区高分辨率快速成像,提高成像的分辨率,根据步进变频连续波信号发射与传播的特点,采用角谱分析方法,通过对电磁波波动方程进行推导,提出一种适用于超宽带步进变频连续波雷达的成像算法,该算法省去了匹配滤波过程,成像准确。采用HFSS三维电磁场仿真软件进行建模仿真,在仿真结果中采集数据验证成像算法的可行性。结果表明,成像图像中目标能量集中,分辨率高,对于采用的频率范围0.5～1.5GHz,带宽为1GHz的发射信号,理论分辨率为0.15m,实际得到的分辨率约为0.2m。