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穿墙雷达人体回波检测与跟踪算法研究

作　者: 陈永峰
导　师: 杨晓波
学　校: 电子科技大学
专　业: 信息获取与探测技术
关键词: 穿墙雷达 检测 定位 跟踪
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 64次
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内容摘要


穿墙雷达(through-the-wall radar)运动人体目标检测与跟踪主要采用超宽带微波雷达实现对墙体、烟雾等非电磁透明介质屏障的穿透探测,利用运动人体回波的多普勒调制效应,实现对屏障后运动人体目标的检测、定位和跟踪。穿墙雷达可广泛应用于公安、武警、消防等领域,具有重要的研究价值和广泛的应用前景。本文针对穿墙雷达运动人体检测与跟踪面临的主要问题开展研究工作,主要研究内容包括:(1)针对穿墙探测低信杂比下严重的检测漏警和虚警问题,研究了适于慢速运动人体目标检测的MTD算法,提出了自适应门限检测算法,提高了多人体目标检测性能,实现了对不同运动状态的多个人体目标的有效检测。(2)针对现有定位方式对天线摆放存在限制的问题,推导了单边椭圆交叉定位公式,该公式优化了天线定位的灵活性。(3)针对人体目标状态识别的问题,采用了多天线三维成像来提取目标轮廓信息的方法,达到了有效提取目标高度宽度等信息的效果。(4)针对跟踪算法实时处理性能不足的问题,采用了强杂波背景下的目标跟踪算法,该算法利用实时处理系统有效地解决了由于目标漏检导致的点迹丢失问题,同时该算法还解决了由于虚警所造成的虚假目标问题。(5)针对多天线系统优势体现困难的问题,本文在现在系统的基础上采用了更严密的检测、配对、定位与跟踪等算法,与现有的一发双收天线系统相比,得到了更理想的点迹效果,提高了检测、配对以及定位等算法的精度。本文算法的有效性已通过仿真和实测验证。通过对上述模型和方法的研究,能够提升穿墙雷达人体回波检测与跟踪的实际应用效果,也为后续工作的开展提供了良好的铺垫。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究综述  10-12
    1.2.1 基于信号域的人体回波检测与跟踪  10-11
    1.2.2 基于图像域的人体回波检测与跟踪  11-12
  1.3 本文的主要工作  12-14
第二章 穿墙雷达人体回波检测算法  14-31
  2.1 距离像信息获取概述  14-15
  2.2 检测原理综述  15-17
  2.3 固定门限检测算法  17-19
    2.3.1 信号模型  17-18
    2.3.2 固定门限选择  18-19
  2.4 恒虚警检测算法  19-22
    2.4.1 CA-CFAR 的原理  19
    2.4.2 CA-CFAR 检测的实现  19-20
    2.4.3 CA-CFAR实测数据仿真  20-22
  2.5 自适应门限检测算法  22-26
    2.5.1 自适应门限检测算法  22-24
    2.5.2 仿真验证  24-25
    2.5.3 仿真结论  25-26
  2.6 目标识别初步算法  26-30
    2.6.1 回波模型  27-28
    2.6.2 回波模型  28
    2.6.3 仿真结果  28-30
    2.6.4 仿真结论  30
  2.7 本章小结  30-31
第三章 穿墙雷达配对定位算法  31-53
  3.1 穿墙雷达配对算法  31-33
    3.1.1 传统配对算法  31-32
    3.1.2 改进配对算法  32-33
  3.2 穿墙雷达定位算法  33-42
    3.2.1 双边椭圆交叉定位算法  33-34
    3.2.2 单边椭圆交叉定位算法  34-40
    3.2.3 查表定位法  40-42
  3.3 多通道配对定位算法  42-48
    3.3.1 多通道多目标配对模型  44
    3.3.2 单边配对定位判决  44-46
    3.3.3 仿真验证  46-48
    3.3.4 算法结论  48
  3.4 信号域上的定位算法  48-51
    3.4.1 实验场景和参数设置  48-49
    3.4.2 实测数据仿真测试  49-51
    3.4.3 试验结果分析  51
  3.5 本章小结  51-53
第四章 穿墙雷达人体回波跟踪算法  53-63
  4.1 穿墙雷达周期间分类算法  53-54
    4.1.1 最小距离分类算法原理  53-54
  4.2 穿墙雷达跟踪算法  54-57
    4.2.1 平均速度预测算法  55-56
    4.2.2 线性补齐算法  56-57
  4.3 系统仿真  57-62
    4.3.1 试验设置与试验结果  57-61
    4.3.2 试验结论  61-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章 全文总结  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间取得的研究成果  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 雷达信号检测处理
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