多天線超寬帶穿墻雷達(dá)人體微動(dòng)檢測(cè)方法研究.pdf

1、目前，軍事、醫(yī)療等更多的領(lǐng)域需要實(shí)現(xiàn)人體目標(biāo)精確的探測(cè)與定位，因此對(duì)人體微動(dòng)信號(hào)大范圍、遠(yuǎn)距離、精確的探測(cè)和定位方法迫切需要解決。本文針對(duì)傳統(tǒng)單站穿墻探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)角度窄、信噪比低以及對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)敏感（被檢對(duì)象偏離雷達(dá)視角）等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種多天線構(gòu)成的多通道超寬帶穿墻雷達(dá)人體微動(dòng)（主要是人體呼吸運(yùn)動(dòng)）信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，將雜波抑制、小波變換、圖像融合、恒虛警率處理（CFAR）和隱馬爾科夫模型（HMM）等應(yīng)用于隱藏人體微動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)中。實(shí)驗(yàn)結(jié)

2、果表明，本系統(tǒng)不僅提高雷達(dá)對(duì)隱藏人體微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)的視角范圍，還增強(qiáng)檢測(cè)能力。論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　1.針對(duì)單站雷達(dá)易受到雷達(dá)視線角度影響而容易導(dǎo)致檢測(cè)失效的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種多天線構(gòu)成的多通道超寬帶穿墻雷達(dá)隱藏人體微動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，以保證人體回波信號(hào)至少能夠被一副接收天線檢測(cè)到。該方法大大改善單站穿墻雷達(dá)系統(tǒng)依賴?yán)走_(dá)視角的缺點(diǎn)，從多角度全方位對(duì)隱藏人體目標(biāo)回波進(jìn)行采集，大大增加了目標(biāo)回波信息。
　　2.針對(duì)傳統(tǒng)

3、預(yù)處理方法不能有效去除直達(dá)波，以及穿墻雷達(dá)回波信號(hào)中的諧波與噪聲對(duì)呼吸心跳信號(hào)干擾嚴(yán)重的問(wèn)題，本文對(duì)快-慢二維回波數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行處理。采用LTS-AGC( Linear trend subtraction-Automatic gain control)的預(yù)處理方法，提出多通道小波圖像融合與CFAR相結(jié)合的算法。首先對(duì)每一個(gè)通道的回波矩陣進(jìn)行LTS-AGC預(yù)處理，即利用距離門對(duì)墻體回波和天線的耦合波進(jìn)行去除，接著采用LTS-AGC方法去除環(huán)

4、境中固定目標(biāo)的直達(dá)波與雜波干擾，再用自動(dòng)增益控制的方法來(lái)提高微弱信號(hào)的信噪比，然后通過(guò)帶寬為0.2~3Hz的帶通濾波器濾除人體信號(hào)帶外的干擾信號(hào)，最后在預(yù)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行多通道的小波圖像融合以及對(duì)融合結(jié)果進(jìn)行CFAR處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能夠最大化利用回波的全部信息有效提高信噪比，并能準(zhǔn)確快速地檢測(cè)出人體的位置和呼吸頻率，其檢測(cè)效果優(yōu)于傳統(tǒng)的單站傅里葉變換方法。
　　3.在檢測(cè)過(guò)程中隱藏人體目標(biāo)在一個(gè)時(shí)段內(nèi)有可能多次偏離某一雷

5、達(dá)視角的可能，在這種情況下對(duì)回波矩陣直接進(jìn)行FFT，可能使處理結(jié)果顯示的人體目標(biāo)位置不均勻的情況，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)隱藏人體目標(biāo)的檢測(cè)效果。本文從回波域角度對(duì)人體微動(dòng)回波信號(hào)進(jìn)行處理，提出一種基于HMM呼吸跟蹤的人體微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)算法。首先建立人體呼吸狀態(tài)的HMM模型，然后在前面章節(jié)回波預(yù)處理基礎(chǔ)上采用基于HMM算法對(duì)人體微動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，最后對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行傅里葉變換。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能夠準(zhǔn)確檢測(cè)人體的呼吸狀態(tài)，其檢測(cè)效果優(yōu)于單通道檢