多天線超寬帶穿墻雷達人體微動檢測方法研究.pdf

1、目前，軍事、醫(yī)療等更多的領域需要實現人體目標精確的探測與定位，因此對人體微動信號大范圍、遠距離、精確的探測和定位方法迫切需要解決。本文針對傳統單站穿墻探測雷達系統探測角度窄、信噪比低以及對目標運動敏感（被檢對象偏離雷達視角）等問題，設計了一種多天線構成的多通道超寬帶穿墻雷達人體微動（主要是人體呼吸運動）信號檢測系統，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）等應用于隱藏人體微動信號的檢測中。實驗結

2、果表明，本系統不僅提高雷達對隱藏人體微動信號檢測的視角范圍，還增強檢測能力。論文的主要工作包括以下幾個方面：
　　1.針對單站雷達易受到雷達視線角度影響而容易導致檢測失效的問題，本文設計了一種多天線構成的多通道超寬帶穿墻雷達隱藏人體微動檢測系統，以保證人體回波信號至少能夠被一副接收天線檢測到。該方法大大改善單站穿墻雷達系統依賴雷達視角的缺點，從多角度全方位對隱藏人體目標回波進行采集，大大增加了目標回波信息。
　　2.針對傳統

3、預處理方法不能有效去除直達波，以及穿墻雷達回波信號中的諧波與噪聲對呼吸心跳信號干擾嚴重的問題，本文對快-慢二維回波數據矩陣進行處理。采用LTS-AGC( Linear trend subtraction-Automatic gain control)的預處理方法，提出多通道小波圖像融合與CFAR相結合的算法。首先對每一個通道的回波矩陣進行LTS-AGC預處理，即利用距離門對墻體回波和天線的耦合波進行去除，接著采用LTS-AGC方法去除環(huán)

4、境中固定目標的直達波與雜波干擾，再用自動增益控制的方法來提高微弱信號的信噪比，然后通過帶寬為0.2~3Hz的帶通濾波器濾除人體信號帶外的干擾信號，最后在預處理的基礎上進行多通道的小波圖像融合以及對融合結果進行CFAR處理。實驗結果表明，該算法能夠最大化利用回波的全部信息有效提高信噪比，并能準確快速地檢測出人體的位置和呼吸頻率，其檢測效果優(yōu)于傳統的單站傅里葉變換方法。
　　3.在檢測過程中隱藏人體目標在一個時段內有可能多次偏離某一雷

5、達視角的可能，在這種情況下對回波矩陣直接進行FFT，可能使處理結果顯示的人體目標位置不均勻的情況，這樣將會嚴重影響對隱藏人體目標的檢測效果。本文從回波域角度對人體微動回波信號進行處理，提出一種基于HMM呼吸跟蹤的人體微動信號檢測算法。首先建立人體呼吸狀態(tài)的HMM模型，然后在前面章節(jié)回波預處理基礎上采用基于HMM算法對人體微動信號進行檢測，最后對檢測結果進行傅里葉變換。實驗結果表明，該算法能夠準確檢測人體的呼吸狀態(tài)，其檢測效果優(yōu)于單通道檢