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雷达回波人体特征提取算法研究

董亮华  
【摘要】:雷达由于具备全天候、远距离、非接触式探测能力,可对障碍物后目标探测,在人体探测上具有独特优势。雷达人体探测由于其在军用和民用上的广泛应用前景,已成为当前国内外研究的热点。雷达人体探测是通过从雷达回波提取人体信息来实现的,雷达回波人体特征提取算法是实现人体探测的关键技术。 本文针对雷达回波人体特征提取问题进行研究,主要从基于雷达回波谱图特征展开研究,对相关问题进行了理论分析、仿真验证和实验验证,主要内容包括: 1、针对人体微摄动模型和人体多散射中心模型,分析了单频连续波雷达探测下的回波模型和人体特征提取原理。 2、针对步态频率提取问题,提出一种基于谱图的步态频率提取方法,比直接快速傅里叶变换(FFT)提取步态频率方法有更好精度;针对人体速度估计问题,分析了多种谱图分析方法的优缺点,提出一种基于谱图的人体速度估计方法; 3、针对雷达回波人体微多普勒特征提取问题,分析了谱图中具有实用意义的特征及其对应提取方法;针对谱图精确度不够的问题,研究了谱图细化的方法,提高了谱图中人体微多普勒特征的精确度; 4、针对人体运动状态识别问题,研究了基于马尔可夫链的训练算法,实现了对行走、跑步等状态的识别; 5、针对基于Hilbert-Huang变换的雷达回波人体特征提取问题,分析了Hilbert-Huang变换在处理雷达回波信号上的可行性;研究了Hilbert-Huang变换在提取人体雷达回波模型中呼吸、心跳频率和多普勒特征上的应用;将EMD分解引入到人体多散射中心多普勒特征的分离上,实现部分人体散射中心多普勒特征的分离。 通过仿真验证了上述人体特征提取方法的有效性,对部分方法进行了实验验证。这些方法在人体探测上有广泛应用前景,也是进一步实现人体识别的基础。


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