文档介绍：电子科技大学
博士学位论文
超宽带穿墙雷达成像及多普勒特性研究
姓名:王宏
申请学位级别:博士
专业:信号与信息处理
指导教师:周正欧
20090901
摘要超宽带穿墙雷达能够实现对建筑物或障碍物后面目标的探测、定位、成像和跟踪,在军事装备、城市安全、火灾及地震等自然灾害搜救方面有着广泛的应用前景。要实现穿墙雷达探测的良好性能,除了系统设计时考虑好雷达的各种参数,设计出性能良好的雷达系统外,信号处理也是一个非常重要的方面。因此,本论文对穿墙雷达信号处理的四个重要方面:目标定位、成像、多普勒频率特性分析和运动模式识别,进行了深入而细致的研究。本论文的主要创新之处在于:⒍杂谟星教迩榭觯岢隽瞬捎门6俜ㄇ蠼夥窍咝远ㄎ环匠套楹投占渌索法两种目标定位方法,给出了单发双收模式下穿墙雷达目标定位的仿真结果。分析了噪声对定位精度的影响,研究了两个墙参数降慕榈绯J秃穸都未⒄攵杂凶酪巍⒐褡拥燃揖叩母丛颖尘胺考渲校捎煤笙蛲队,简称上瘢说仍硕勘晡薹ㄓ氡尘扒挚@吹奈侍猓岢鲆种动目标成像算法。对于超宽带脉冲穿墙雷达,将连续两帧对应接收天线的间的直耦、墙及墙后家具等静止背景杂波,保留人等动目标的回波信息。将相减算法进行时域相干叠加,从而获得动目标人的像,有效提高了图像信杂比。对上述两种穿墙雷达体制,将生成的动目标图像相叠加,均可得到动目标的运动轨迹图。利用时域有限差分方法了多种穿墙成像场景,仿真结果表明,该方法行之有效,能够对人等动目标进行⒂捎诰槟J椒纸虺艵赡艽在模式混合问题,并且整体平均经验模式分解虺艵对信号中的噪声抑制作用不明显,提出了一种改进的方法。将该方法应用到穿墙雷达人的运动多普勒特性分析中,并通过希知情况下的墙参数估计和目标定位问题,给出了目标定位的仿真结果。回波信号相减再成像,能够有效消除收发天线间的直耦、墙及墙后家具等静止背景杂波图像,保留人等动目标的像;对于超宽带噪声穿墙雷达,将连续两帧对应接收天线回波与发射噪声信号的互相关信号相减,也能够有效消除收发天线后的信号月龀謇状锸腔夭ㄐ藕胖睿栽肷状锸腔ハ喙匦藕胖利用,简称D检测、定位、成像和跟踪。
。仿真实例和实验结果分析均表明,改进的方法不仅能够有效地消除模式混合问题,将被测信号中体现不同运动细节的多普勒频移成分独立分解在不同的本征模式函数,简称中,而且还能够有效抑制原信号中的噪声,得到更清晰的时频分布。⒗镁槟J椒纸夂椭С窒蛄炕虺芐相结合的方法对穿墙雷达墙后人的多种运动进行模式识别。分别采用和改进的将穿墙雷达多普勒探测中人的静止站立、静止手臂摆动、前进后退一步、行走、跑步共衷硕亩嗥绽招藕沤蟹纸猓∪「鱅能量占总芰康陌俜直茸魑L卣飨蛄浚允笛椴杉组数据采用支持向量机学习算法进行训练和识别,最大正确识别率达到%以上。关键词:超宽带穿墙雷达,成像,动目标成像,多普勒特性,经验模式分解,整体平均经验模式分解,支持向量机。摘要Ⅱ
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圣拯独创性声明日期:、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑期:畂/辏耲日作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特;:员曜⒑椭滦坏牡方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名:本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或
第一章绪论研究背景及意义根据军事、保卫国家安全和执法安全的需要以及某些商业需求,超宽带穿墙雷达成为近几年超宽带雷达应用领域的一种新概念装备【C拦植老击和伊拉克战争结束后,穿墙探测研究就引起了世界各国的广泛关注。在众多的遥感探测手段中,超宽带穿墙雷达由于具有良好的操作性能从而成为穿墙探测的一个研究热点【。由于超宽带穿墙雷达能够实现建筑物或障碍物后面目标的探测、定位、成像及跟踪,在军事应用和城市执法中,可以加强士兵或执法人员对周围环境的侦察与探测能力,实时了解恐怖分子和人质的分布概况,从而提高作战效率,减少己方人员的伤亡。另外,由于超宽带穿墙雷达还能够探测人的心跳、监测,对于无法进行直接接触式检测的病人实行心跳、呼吸等生命体征的非接触射,由于不同媒质材料的墙对不同频段电磁波的衰减作用不同,因此增加了对雷行穿墙雷达设计和信号处理时需要考虑以下几