基于HHT的UWB生物雷達(dá)回波信號(hào)處理技術(shù)研究.pdf

1、超寬帶生物雷達(dá)由于其具有良好的距離分辨力、穿透能力和抗干擾性能等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于災(zāi)害救援、反恐斗爭(zhēng)等場(chǎng)合。生物雷達(dá)在實(shí)際應(yīng)用中,由于雷達(dá)發(fā)射的電磁波要穿透廢墟或障礙物照射到人體目標(biāo)然后產(chǎn)生反射,反射的雷達(dá)回波信號(hào)中包含大量的雜波和噪聲,攜帶的人體生命信息非常微弱。因此為了獲取有用的生命體信息,必須采取噪聲抑制方法以去除噪聲,保留有用信息。
　　本課題組前期采用了傅里葉變換方法濾除高頻噪聲,保留低頻有用生命體信息,但是生物雷達(dá)探測(cè)到

2、的生命特征信號(hào)屬于非平穩(wěn)信號(hào),不滿足傅里葉變換方法要求的信號(hào)平穩(wěn)性假設(shè),同時(shí)傅里葉變換不具有時(shí)頻分析的局域性,去噪的同時(shí)使信號(hào)的突變部分變得平滑,可能損失了突變位置攜帶的重要信息。
　　針對(duì)以上情況,本研究引入了以HHT變換為基礎(chǔ)的噪聲抑制方法,將UWB雷達(dá)回波信號(hào)經(jīng)EMD分解為表征不同時(shí)間特征尺度的IMF分量,找出IMF分量中噪聲占主導(dǎo)模態(tài)與信號(hào)占主導(dǎo)模態(tài)的分界點(diǎn),提取噪聲占主導(dǎo)模態(tài)部分中的有用信號(hào)成分,將其與信號(hào)占主導(dǎo)模態(tài)部分

3、的IMF分量相加重構(gòu)出去噪后的雷達(dá)回波信號(hào)。
　　本研究主要完成了以下三個(gè)方面的工作:
　　1、對(duì)HHT變換進(jìn)行了研究,分析了其瞬時(shí)頻率、固有模態(tài)函數(shù)及Hilbert譜分析等概念的意義,并對(duì)其在應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了討論。
　　2、完成了HHT變換核心步驟EMD分解算法的編寫(xiě),并對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的UWB雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行了EMD分解,對(duì)分解得到的IMF分量的能量分布進(jìn)行了分析,根據(jù)其是否出現(xiàn)能量極小值點(diǎn)選擇了不同的方法對(duì)其進(jìn)

4、行處理,最終能有效去除高頻噪聲,保留低頻有用信息。
　　3、將基于HHT變換的去噪結(jié)果與原經(jīng)0.5Hz低通濾波器去噪的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)該方法不僅有效地去除了高頻噪聲,同時(shí)保留了信號(hào)中的突變部分的細(xì)節(jié)信息。
　　本研究主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于:
　　1、將HHT變換的方法引入到UWB生物雷達(dá)回波信號(hào)處理中,首次應(yīng)用于人體呼吸信號(hào)的提取。
　　2、針對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)信噪比的高低差異,分別采用了基于IMF分量能量分析的方法與基