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分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统设计与联合定位 被引量:1
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作者 刘新 朱海滨 +6 位作者 刘宗强 薛长虎 穆雅鑫 渠晓东 叶盛波 夏正欢 方广有 《雷达学报(中英文)》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期747-760,共14页
单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息... 单发单收穿墙雷达具备便携、系统简单、可独立工作等优势,但难以实现目标二维定位与跟踪。该文基于便携式单发单收雷达设计了一套分布式无线组网穿墙雷达系统,同时提出了一种目标联合定位方法,能够兼顾系统便携、低成本和目标二维信息估计。首先,设计了基于互补格雷码发射波形的超宽带雷达系统,解决了同频段多台雷达同时工作互相干扰的问题;分布式无线组网超宽带穿墙雷达系统包括3个雷达节点,并通过无线模块与数据处理中心通信。其次,提出了一种基于行为认知理论和模板匹配相结合的数据同步方法,通过识别各雷达数据中的相同运动状态来解决无线组网雷达慢时同步问题,摆脱了传统同步方法对硬件的苛刻要求。最后,提出基于Levenberg-Marquardt(L-M)最优化算法的雷达位置自估计和目标位置求解方法,实现了无先验雷达节点位置信息下的目标快速定位与跟踪。通过仿真分析与实验验证,该文设计的无线组网雷达系统可以实现目标二维定位与实时跟踪,雷达自身位置的估计精度优于0.06 m,对运动人体目标定位精度优于0.62 m。 展开更多
关键词 超宽带穿雷达 分布式组网 无线组网 数据同步 联合定位
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应用于穿墙雷达的超宽带Vivaldi天线设计
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作者 甄法健 刘云清 +1 位作者 李兴广 佟永财 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4508-4516,共9页
为满足穿墙雷达对超宽带、高增益、小型化天线的需求,提出一种应用于穿墙雷达的新型超宽带Vivaldi天线。通过设计具有梯度分布的斜槽,优化天线表面电流,改善天线增益;加载非对称性椭圆曲率引向器耦合高频能量,改善天线高频增益。天线工... 为满足穿墙雷达对超宽带、高增益、小型化天线的需求,提出一种应用于穿墙雷达的新型超宽带Vivaldi天线。通过设计具有梯度分布的斜槽,优化天线表面电流,改善天线增益;加载非对称性椭圆曲率引向器耦合高频能量,改善天线高频增益。天线工作频段为1~3 GHz,增益达到7 dBi,具有定向对称辐射特性及良好的时域响应特性,天线尺寸为160 mm×150 mm×1.5 mm。在全波仿真软件中进行穿墙场景模拟,对天线的穿墙辐射能力和墙后目标检测能力进行验证,透射信号和目标回波信号表明天线具备穿墙雷达天线的性能。 展开更多
关键词 穿雷达 VIVALDI天线 超宽带 高增益
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超宽带穿墙雷达动目标跟踪成像算法研究 被引量:13
3
作者 孟升卫 黄琼 +2 位作者 吴世有 陈洁 方广有 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期500-506,共7页
利用超宽带穿墙雷达探测跟踪墙后人体目标在城区巷战、反恐斗争和人质救援等领域的应用日益广泛。动目标检测与成像算法是穿墙雷达信号处理的两大关键部分,针对传统的动目标检测方法的不足,本文研究了一种提取动目标回波信息的自适应背... 利用超宽带穿墙雷达探测跟踪墙后人体目标在城区巷战、反恐斗争和人质救援等领域的应用日益广泛。动目标检测与成像算法是穿墙雷达信号处理的两大关键部分,针对传统的动目标检测方法的不足,本文研究了一种提取动目标回波信息的自适应背景去除方法,并考虑到墙体影响,对传统的后向投影成像算法进行改进。利用FDTD数值仿真和外场实验验证了对隐藏在墙后运动目标跟踪成像,研究结果表明,本文算法对天线形式要求简单,准确度高,实时性好。 展开更多
关键词 超宽带雷达 动目标检测 穿成像 后向投影
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一种快速超宽带穿墙雷达成像算法 被引量:14
4
作者 黄琼 陈洁 +1 位作者 孟升卫 方广有 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第8期2001-2005,共5页
超宽带穿墙雷达因为反恐、灾后救援等方面的迫切需要而成为近年来的一个研究重点。传统的超宽带成像算法在目标识别能力及计算效率上已不能满足其要求。基于逆边界散射变换的SEABED成像算法可以完成对目标边界快速成像,但是墙体的存在... 超宽带穿墙雷达因为反恐、灾后救援等方面的迫切需要而成为近年来的一个研究重点。传统的超宽带成像算法在目标识别能力及计算效率上已不能满足其要求。基于逆边界散射变换的SEABED成像算法可以完成对目标边界快速成像,但是墙体的存在使其在穿墙雷达应用中受到限制。该文考虑到墙体的影响,在SEABED算法基础上提出一种新的适用于超宽带穿墙雷达的包络线算法,该算法通过计算从回波中提取的准波前所对应的曲线簇的包络线来完成目标边界成像。利用FDTD数值仿真实现了对隐藏在墙后目标的二维成像,验证了算法的有效性,并分析了墙壁对目标定位误差的影响。 展开更多
关键词 超宽带雷达 穿成像 逆边界散射变换 包络线
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超宽带穿墙雷达对人体动目标探测的实验研究 被引量:9
5
作者 贺峰 朱国富 +1 位作者 牟妙辉 周智敏 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2010年第7期29-33,共5页
分析超宽带穿墙雷达动目标检测原理,提出一种新的自适应背景相消方法用于抑制强杂波干扰。介绍了超宽带穿墙雷达实验系统,利用该系统对非金属墙壁后人体动目标进行探测实验,并分别针对处于不同运动状态目标的实验数据进行分析。实验结... 分析超宽带穿墙雷达动目标检测原理,提出一种新的自适应背景相消方法用于抑制强杂波干扰。介绍了超宽带穿墙雷达实验系统,利用该系统对非金属墙壁后人体动目标进行探测实验,并分别针对处于不同运动状态目标的实验数据进行分析。实验结果表明,超宽带穿墙雷达对非金属墙体具有较强的穿透性,对墙后处于径向运动、原地静止、原地体动及切向运动等运动状态的人体目标均具有较好的探测能力,提出的动目标检测算法能够适应复杂环境的应用。 展开更多
关键词 超宽带 穿雷达 人体运动 自适应背景相消
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组合字典下超宽带穿墙雷达自适应稀疏成像方法 被引量:10
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作者 晋良念 申文婷 +1 位作者 钱玉彬 欧阳缮 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1047-1054,共8页
针对现有超宽带穿墙雷达稀疏成像算法大多只采用点目标稀疏基表示模型和稀疏优化的正则化参数不能被自适应调整以及目标位置不在划分网格上带来虚假像的问题,该文提出一种基于贝叶斯证据框架的自适应稀疏成像方法。该方法首先利用组合... 针对现有超宽带穿墙雷达稀疏成像算法大多只采用点目标稀疏基表示模型和稀疏优化的正则化参数不能被自适应调整以及目标位置不在划分网格上带来虚假像的问题,该文提出一种基于贝叶斯证据框架的自适应稀疏成像方法。该方法首先利用组合字典独立稀疏表示场景中的点目标和扩展目标,然后在建立的偏离网格稀疏表示模型的基础上分层最大化各参数的似然函数,用第1层推理结合共轭梯度算法估计组合字典的各稀疏表示系数,用第2层推理估计正则化参数和目标的偏离网格量,最终通过迭代优化参数的设置得到问题的求解。仿真和实验结果表明,该方法不仅同时自适应增强穿墙场景中的点目标和扩展目标,还消除了偏离网格目标引起的虚假像。 展开更多
关键词 超宽带穿雷达稀疏成像 组合字典 证据框架 参数自适应调整
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时域波束形成在超宽带穿墙成像雷达中的应用 被引量:9
7
作者 陈洁 方广有 李芳 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期1341-1344,共4页
超宽带穿墙成像雷达作为一种能够隔墙探测和定位的新型雷达系统,在很多领域得到应用。该文提出利用时域波束形成对穿墙雷达进行成像的方法。电磁波穿墙传播时产生速度变化、衰减和折射等现象。该文在电磁波穿墙传播的折射模型上用解析... 超宽带穿墙成像雷达作为一种能够隔墙探测和定位的新型雷达系统,在很多领域得到应用。该文提出利用时域波束形成对穿墙雷达进行成像的方法。电磁波穿墙传播时产生速度变化、衰减和折射等现象。该文在电磁波穿墙传播的折射模型上用解析的方法计算电磁波的传播时间,在时域波束形成成像算法中考虑了墙体对电磁波的影响,并用FDTD模拟对成像方法进行验证。最后定性分析了墙体厚度、介电常数估计误差对成像的影响。 展开更多
关键词 成像雷达 超宽带 穿成像 时域波束形成
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超宽带脉冲穿墙雷达互相关BP成像 被引量:4
8
作者 王宏 周正欧 +1 位作者 李廷军 孔令讲 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期16-19,共4页
根据超宽带脉冲穿墙雷达目标回波信号与发射信号具有较强相关性的特点,提出一种新的互相关后向投影(BP)成像算法,该算法将沿天线合成孔径方向各接收阵元的回波信号与发射信号先进行互相关,将获得的互相关信号再利用BP算法进行相干成像... 根据超宽带脉冲穿墙雷达目标回波信号与发射信号具有较强相关性的特点,提出一种新的互相关后向投影(BP)成像算法,该算法将沿天线合成孔径方向各接收阵元的回波信号与发射信号先进行互相关,将获得的互相关信号再利用BP算法进行相干成像。与回波信号进行直接BP成像相比,该算法具有消除脉冲建立时间对回波延迟时间估计误差的影响,提高目标成像的位置精度;能有效抑制背景噪声,提高图像信噪比。利用时域有限差分(FDTD)方法对穿墙场景进行电磁仿真,通过对成像方法结果的比较,表明互相关BP成像算法在成像位置精度和图像信噪比方面明显优越于直接BP成像算法。 展开更多
关键词 BP成像 互相关BP成像 时域有限差分 超宽带脉冲穿雷达
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一种超宽带穿墙雷达的三维成像算法研究 被引量:5
9
作者 孙佳佳 童创明 +1 位作者 钟卫军 毛苗 《微波学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期11-16,共6页
提出了一种应用于超宽带穿墙雷达的三维成像算法。在研究后向投影算法原理的基础上,构建了电磁波穿透介质墙的数学模型,补偿了电磁波在墙体中传播的时间延迟,推导了基于偶极子近场辐射模型的穿墙改进后向投影算法,给出了算法的实现流程... 提出了一种应用于超宽带穿墙雷达的三维成像算法。在研究后向投影算法原理的基础上,构建了电磁波穿透介质墙的数学模型,补偿了电磁波在墙体中传播的时间延迟,推导了基于偶极子近场辐射模型的穿墙改进后向投影算法,给出了算法的实现流程。利用FDTD得到采样数据,运用算法的具体流程实现对介质墙存在下的目标进行三维成像。验证了算法的有效性,分析了墙体和目标间耦合作用对成像效果的影响。 展开更多
关键词 超宽带雷达 后向投影算法 偶极子 穿成像 时域有限差分法
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超宽带穿墙雷达三维快速成像算法 被引量:3
10
作者 黄琼 陈洁 +1 位作者 孟升卫 方广有 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2009年第B10期136-140,共5页
超宽带穿墙雷达是一种能够隔墙探测和定位的新型实时成像雷达系统,在城区巷战、反恐斗争和人质救援中应用非常广泛。穿墙雷达对成像的实时性要求非常高,传统的成像算法已不能满足计算时间上的要求。本文将基于逆边界散射变换的快速成像... 超宽带穿墙雷达是一种能够隔墙探测和定位的新型实时成像雷达系统,在城区巷战、反恐斗争和人质救援中应用非常广泛。穿墙雷达对成像的实时性要求非常高,传统的成像算法已不能满足计算时间上的要求。本文将基于逆边界散射变换的快速成像算法应用到穿墙雷达系统中,利用FDTD数值仿真验证了对隐藏在墙后目标的三维成像结果,并分析了墙壁对目标定位误差的影响。研究表明,与传统的后向投影成像算法相比,基于逆边界散射变换的成像算法计算效率高,实时性好,且能对目标边界形状清晰成像。 展开更多
关键词 超宽带雷达 穿成像 逆边界散射变换 定位误差
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超宽带穿墙雷达成像技术研究现状 被引量:7
11
作者 蔡继亮 童创明 姬伟杰 《电讯技术》 北大核心 2012年第9期1541-1546,共6页
介绍了国内外超宽带穿墙雷达(Ultra Wide-Band Through the Wall Radar,UWB-TWI)装备研制现状,重点放在穿墙雷达成像算法上,包括逆散射成像算法、后向投影算法、时间反转镜方法、压缩感知成像方法等,以期为相关研究人员提供参考。
关键词 超宽带穿雷达 成像算法 逆散射 后向投影 时间反转镜 压缩感知
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基于超宽带穿墙雷达的目标边界估计算法 被引量:2
12
作者 吴世有 丁一鹏 +3 位作者 陈超 徐艳云 方广有 阴和俊 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期1277-1283,共7页
基于超宽带雷达的穿墙成像技术在灾难救援和反恐作战等非侵入式探测领域有着广泛的应用前景,而这些应用领域往往需要对探测目标的高分辨成像以确定其边界形状。该文针对这一需求,提出一种基于超宽带雷达的边界成像算法从而实现墙后目标... 基于超宽带雷达的穿墙成像技术在灾难救援和反恐作战等非侵入式探测领域有着广泛的应用前景,而这些应用领域往往需要对探测目标的高分辨成像以确定其边界形状。该文针对这一需求,提出一种基于超宽带雷达的边界成像算法从而实现墙后目标的外形估计及识别。该算法假定在近场探测条件下,利用提出的回波时延差关系曲线确定回波的入射方向,进而消除墙体影响,对墙后目标进行有效的边界估计。对具有不同边界的目标进行的仿真和实验结果表明,该算法能够有效补偿墙体影响,目标边界估计效果好,达到依据估计的目标外形实现目标初步识别的要求。 展开更多
关键词 超宽带穿雷达 目标识别 边界估计 时延差曲线
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超宽带噪声穿墙雷达成像与实验研究 被引量:2
13
作者 王宏 周正欧 +1 位作者 孔令讲 李廷军 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2010年第6期46-48,共3页
设计了一个超宽带噪声穿墙雷达样机,工作频率为350 MHz^750 MHz,既能够获得较好的距离分辨率,又能够保证一定的穿透性和作用距离。采用后向投影(BP)算法对接收回波与发射噪声的互相关信号进行相干成像,实现目标信号的空间能量聚焦。实... 设计了一个超宽带噪声穿墙雷达样机,工作频率为350 MHz^750 MHz,既能够获得较好的距离分辨率,又能够保证一定的穿透性和作用距离。采用后向投影(BP)算法对接收回波与发射噪声的互相关信号进行相干成像,实现目标信号的空间能量聚焦。实验结果表明该方法对超宽带噪声穿墙雷达行之有效,能够实现墙壁后面目标的隐蔽探测和成像。 展开更多
关键词 BP算法 互相关 隐蔽探测 超宽带噪声穿雷达
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超宽带穿墙雷达取样脉冲产生器设计 被引量:4
14
作者 郭宇 朱国富 《电讯技术》 北大核心 2014年第9期1280-1285,共6页
在超宽带穿墙雷达接收机系统中,其关键的等效采样技术需要一种极窄脉宽高电压的脉冲触发采样门电路来对接收信号进行采样。介绍了超宽带取样脉冲产生技术,讨论并分析了几种常用超宽带脉冲产生方法的特点及其局限性。提出了新型的肖特基... 在超宽带穿墙雷达接收机系统中,其关键的等效采样技术需要一种极窄脉宽高电压的脉冲触发采样门电路来对接收信号进行采样。介绍了超宽带取样脉冲产生技术,讨论并分析了几种常用超宽带脉冲产生方法的特点及其局限性。提出了新型的肖特基二极管脉冲整形网络,设计并实现了应用于等效采样接收机系统的新型亚纳秒取样脉冲产生器,很好地结合了雪崩晶体管与脉冲整形网络的优势,在显著减小脉宽的同时保持了较高的脉冲幅度。通过仿真分析和制作测试,获得了脉冲底宽为400 ps、幅度为6.46 V和波动水平为-14.7 dB的单极性窄脉冲,实测结果与设计数值一致性良好。这种简单高效廉价的电路十分符合超宽带穿墙雷达等效采样接收机取样脉冲的设计。 展开更多
关键词 超宽带 穿雷达 取样脉冲产生器 等效采样 雪崩晶体管 肖特基二极管
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超宽带穿墙雷达成像的FDTD数值模拟 被引量:2
15
作者 王芳芳 张业荣 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期569-573,共5页
研究了超宽带雷达在穿墙探测中的保真度,通过FDTD建模产生精确的穿墙雷达数据,利用后向投影算法对模拟得到的雷达数据进行成像。结果验证:超宽带雷达能准确探测和定位二维房间内的物体。成像算法中必须考虑墙体作用,电磁波在穿墙传播时... 研究了超宽带雷达在穿墙探测中的保真度,通过FDTD建模产生精确的穿墙雷达数据,利用后向投影算法对模拟得到的雷达数据进行成像。结果验证:超宽带雷达能准确探测和定位二维房间内的物体。成像算法中必须考虑墙体作用,电磁波在穿墙传播时发生折射、速度的改变、信号的衰减,这些将导致像的散焦、偏移,甚至可能产生虚像。运用迭代方法修正了成像算法中的时间因子,可有效地抑制像的偏移。 展开更多
关键词 超宽带雷达 穿 时域有限差分 后像投影算法
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超宽带穿墙雷达双稳健波束互相关加权的自适应成像方法 被引量:1
16
作者 晋良念 欧阳缮 肖海林 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期1644-1648,共5页
为了改善超宽带穿墙雷达目标成像质量,论文提出双稳健波束互相关加权的自适应成像方法。该方法将基阵交替划分为两个子阵,利用双约束稳健Capon波束形成(DRCB)独立估计子阵波束输出信号,取其信号和的能量作为像值获得高成像分辨率和强干... 为了改善超宽带穿墙雷达目标成像质量,论文提出双稳健波束互相关加权的自适应成像方法。该方法将基阵交替划分为两个子阵,利用双约束稳健Capon波束形成(DRCB)独立估计子阵波束输出信号,取其信号和的能量作为像值获得高成像分辨率和强干扰抑制能力;又因两波束的输出具有非常相似的主瓣响应和不同旁瓣响应的特点,取其互相关系数加权像值,可以减小旁瓣达到提高成像对比度的目的。时域有限差分(FDTD)数值仿真和实验数据处理结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 超宽带穿雷达成像 双约束稳健Capon波束形成 互相关系数 分辨率 对比度
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超宽带穿墙雷达设计与脉冲压缩回波处理
17
作者 张朝霞 傅正 +3 位作者 张明江 周俊杰 张东泽 闫东 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2014年第1期106-110,共5页
有限时域差分法可以利用有限差分方程对电磁波穿透墙体后的情况进行分析,获得墙体的透射系数。利用该计算结果,对超宽带穿墙雷达模型进行数学建模,构造出超宽带脉冲压缩穿墙雷达模型。采用仿真软件对该模型一维情况的发射接收过程进行... 有限时域差分法可以利用有限差分方程对电磁波穿透墙体后的情况进行分析,获得墙体的透射系数。利用该计算结果,对超宽带穿墙雷达模型进行数学建模,构造出超宽带脉冲压缩穿墙雷达模型。采用仿真软件对该模型一维情况的发射接收过程进行仿真。结果表明,有限时域差分法可以很好地计算出透射系数,雷达回波通过脉冲压缩算法处理后,可以实现对目标的精确定位与识别,提高雷达系统的整体性能。 展开更多
关键词 超宽带穿雷达 有限时域差分法 脉冲压缩 回波处理
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自适应滤波器在超宽带穿墙雷达中的应用研究
18
作者 吴建斌 凌毓涛 +1 位作者 吴建平 王振亚 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第16期202-205,共4页
作为一种新型探测和定位墙后人体目标的方法,超宽带穿墙雷达在军事和民用多个领域得到了广泛的应用。由于目标信号经常被强背景噪声所淹没,为实现动目标检测,需寻求一种有效的背景相消方法以凸显动目标信号,提高动目标检测和定位的精度... 作为一种新型探测和定位墙后人体目标的方法,超宽带穿墙雷达在军事和民用多个领域得到了广泛的应用。由于目标信号经常被强背景噪声所淹没,为实现动目标检测,需寻求一种有效的背景相消方法以凸显动目标信号,提高动目标检测和定位的精度。在研究回波信号特点的基础上,考虑到无限冲击响应(IIR)滤波器和自适应滤波器的优点,提出采用基于IIR的自适应滤波器背景噪声相消的方法,抑制回波信号中的噪声。为验证方法的有效性,采用该方法对利用SIR20雷达收集的实测数据进行了相关处理。从结果看,该方法能有效抑制背景噪声,凸显目标信号,为目标的检测和定位奠定了良好的基础。 展开更多
关键词 超宽带穿雷达 自适应 无线冲击响应 INFINITE IMPULSE Response(IIR)
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基于CNN的超宽带穿墙雷达静目标数量识别技术 被引量:3
19
作者 王亚夫 梁步阁 +1 位作者 杨德贵 朱政亮 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第4期19-22,共4页
本文基于静止目标的超宽带(UWB)雷达模型的构建,提出利用卷积神经网络(CNN)进行人体数量的识别方法,针对实测数据对该方法进行实验分析,并与传统方法进行比较,结果表明:将超宽带穿墙雷达与CNN结合对人体数量识别准确率较高,并且去除数... 本文基于静止目标的超宽带(UWB)雷达模型的构建,提出利用卷积神经网络(CNN)进行人体数量的识别方法,针对实测数据对该方法进行实验分析,并与传统方法进行比较,结果表明:将超宽带穿墙雷达与CNN结合对人体数量识别准确率较高,并且去除数据预处理环节对识别效果没有影响。 展开更多
关键词 超宽带(uwb)穿雷达 卷积神经网络 人体数量识别 静目标
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基于先验信噪比估计的超宽带穿墙雷达呼吸信号检测算法研究 被引量:5
20
作者 潘俊 叶盛波 +3 位作者 史城 倪志康 郑之杰 方广有 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1241-1248,共8页
废墟下呼吸信号的检测对地震救援具有重要意义。在实际中,障碍物(如墙体)后的人体呼吸信号会被环境中的噪声所掩盖。如何提升穿墙呼吸信号的信噪比(SNR)仍是一项具有挑战性的工作。该文提出一种基于先验信噪比估计的检测算法,用于增强... 废墟下呼吸信号的检测对地震救援具有重要意义。在实际中,障碍物(如墙体)后的人体呼吸信号会被环境中的噪声所掩盖。如何提升穿墙呼吸信号的信噪比(SNR)仍是一项具有挑战性的工作。该文提出一种基于先验信噪比估计的检测算法,用于增强穿墙弱呼吸信号的输出SNR。该算法在谱减法中典型的决策导向(DD)算法基础上加入了自适应权重因子,通过降低先验信噪比的估计误差来进一步消除残余随机噪声。通过仿真和实验验证了所提出算法的性能。与传统的快速傅里叶变换(FFT)、奇异值分解(SVD)和DD检测算法相比,所提出的呼吸检测算法的输出SNR有所提高。 展开更多
关键词 穿雷达 超宽带 呼吸检测 先验信噪比
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