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《国防科学技术大学》 2011年
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宽带/超宽带雷达运动人体目标检测与特征提取关键技术研究

贺峰  
【摘要】:人体目标探测在反恐、灾后搜救等场合具有重要应用,基于雷达的人体目标探测技术是近年来人体目标探测的研究热点和前沿课题。本文的研究围绕运动人体目标雷达探测理论与技术展开,重点研究运动人体目标雷达回波模型、宽带/超宽带雷达运动人体目标特征提取、超宽带穿墙雷达的干扰与杂波抑制、实测数据处理与分析等关键理论与技术。 首先研究了运动人体目标雷达回波建模。将人体目标运动简化为典型运动形式的复合运动,基于线性刚体结构建立和完善了原地踏步状态和行进状态人体目标模型,上述模型具有与真实人体目标运动状态吻合度高、参数调整方便、思路简单等特点,可推广应用于多种雷达信号形式。基于连续波信号得到了运动人体目标雷达回波,从理论上分析了运动人体目标的瞬时频率特征和瞬时运动特征,利用仿真工具分析了不同探测条件下雷达回波特性,为分析运动人体目标特征提取奠定了理论基础。 其次研究了宽带/超宽带雷达运动人体目标特征提取。以摆动目标为简化模型,研究了原地踏步目标特征提取。基于频率步进连续波信号得到摆动目标宽带/超宽带雷达回波,提出了利用脉冲对消、高通滤波或自适应时频表示技术进行微动信号分离的处理方法;根据摆动目标时间-距离像和时间-频率像变化规律,提出了两种基于时间-距离像的摆动目标特征提取改进算法,提高了摆动周期的估计精度,提出了基于幅度阈值检测从目标时间-频率像直接提取摆动特征的算法,并研究了时频变换方法对特征提取性能的影响;本文研究的摆动目标特征提取方法同样适用于旋转等周期性运动目标。 以平动和摆动构成的复杂运动目标为简化模型,研究了行进运动目标特征提取。基于频率步进连续波信号得到复杂运动目标宽带/超宽带雷达回波,根据复杂运动目标时间-距离像和时间-频率像变化规律,提出了基于距离和差值序列的复杂运动目标特征提取新方法,该方法解决了不同摆动幅度的估计问题,算法实现简单、参数提取精度高;提出了基于运动补偿的复杂运动目标特征提取新方法,该方法解决了多散射点目标趋势项的估计与处理问题,算法实时性好、参数估计精度高;本文研究的复杂运动目标特征提取方法可推广应用于由一般平动和周期性运动构成的复杂运动目标。 最后基于实测数据研究了超宽带穿墙雷达人体目标检测与特征提取等问题。研究了超宽带冲激信号雷达回波特性,介绍了所研制的超宽带穿墙雷达的结构和基本组成。干扰与杂波抑制是人体目标检测的关键,针对耦合的时变性,提出了一种基于频域幅度时延对齐的耦合抑制新算法,在一定程度上解决了时变耦合抑制问题;针对杂波的复杂性和目标运动状态的不规律性,提出了基于自适应背景相消的杂波抑制新算法,该算法对杂波环境和目标运动类型适应性强,从理论上将脉冲对消法、背景相消法等常规杂波抑制方法统一于自适应背景相消算法,完善了穿墙雷达杂波抑制理论和方法。开展了不同探测条件下多种运动类型的人体目标穿墙探测实验,利用实测数据处理结果验证了干扰与杂波抑制算法以及运动人体目标特征提取算法的有效性和超宽带穿墙雷达对人体目标的优良探测性能。指出了系统存在的主要问题,为系统的进一步改进提供了参考。 论文提出的运动人体目标雷达回波模型、宽带/超宽带雷达运动人体目标特征提取方法和超宽带穿墙雷达系统中关键信号处理算法将丰富人体目标雷达探测理论与特征提取技术,对穿墙雷达的研制具有较强的理论意义与应用价值。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN957.52

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【参考文献】
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【共引文献】
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1 李陆军;吕金建;丁建江;许红波;刘宇驰;;基于时频分布的弹道导弹目标识别方法[J];火力与指挥控制;2017年06期
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9 杜兰;李林森;李玮璐;王宝帅;史蕙若;;基于时域回波相关性特征的飞机目标分类方法[J];雷达学报;2015年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 崔海娟;阵列冲激雷达关键技术研究[D];电子科技大学;2017年
2 周云;基于高分辨距离像的雷达目标识别研究[D];电子科技大学;2016年
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5 任建;应用于超宽带雷达的压缩感知算法研究[D];沈阳工业大学;2015年
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7 陈曦;穿墙雷达成像处理技术研究[D];中国科学技术大学;2015年
8 洪灵;基于稀疏重构的空间目标感知方法研究[D];西安电子科技大学;2015年
9 彭勃;正弦调频傅里叶变换方法及雷达目标微动特性反演技术研究[D];国防科学技术大学;2014年
10 郎需强;基于微多普勒效应的昆虫运动雷达回波特性研究[D];山东农业大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 靳取;超宽带穿墙雷达模拟及目标探测方法研究[D];南京大学;2017年
2 魏震;超宽带检测与成像技术研究[D];浙江大学;2017年
3 陈泉;非接触式生命信号特征提取方法研究[D];南京理工大学;2017年
4 张稚梨;LFMCW雷达人体目标探测与特征识别研究[D];南京理工大学;2017年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 代大海;王雪松;肖顺平;李永祯;;电磁波极化变换的数学原理及其性质[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2008年10期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡瑞贤;战场监视雷达广域GMTI模式关键信号处理方法研究[D];西安电子科技大学;2013年
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1 刘桂平;连续波雷达地面慢速目标检测与分类[D];西安电子科技大学;2014年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 靳取;超宽带穿墙雷达模拟及目标探测方法研究[D];南京大学;2017年
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6 刘金超;超宽带雷达人体目标检测与跟踪[D];国防科学技术大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贺峰;黄晓涛;刘承兰;李欣;周智敏;;行进人体目标雷达瞬时多普勒特征分析[J];信号处理;2010年09期
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10 苏婷婷;孔令讲;杨建宇;;基于多谐波微多普勒信号分析的目标摄动参数提取方法[J];电子与信息学报;2008年11期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李康乐;雷达目标微动特征提取与估计技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
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3 金光虎;中段弹道目标ISAR成像及物理特性反演技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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【相似文献】
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4 杜栓平;曹正良;;时间—频率域特征提取及其应用[A];2005年全国水声学学术会议论文集[C];2005年
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1 赵艳娜;基于外观特征的人体目标再识别研究[D];山东大学;2015年
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7 冯博;雷达高分辨距离像特征提取与识别方法研究[D];西安电子科技大学;2015年
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7 宋亚玲;基于外貌特征的目标再识别[D];中国民航大学;2016年
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