超宽带穿墙雷达成像技术研究现状

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.     

一种超宽带穿墙雷达的三维成像算法研究

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。     

超宽带穿墙探测雷达的反向投影成像算法

在SAR BP（Back Project反向投影）成像算法的基础上,结合超宽带穿墙探测雷达应用中存在的特定条件（如墙体的反射、折射及其对宽带信号的色散影响,因天线阵的天线数目有限而使获得的信息量小等）,提出了一种超宽带穿墙探测雷达的BP成像算法。该算法考虑了超宽带电磁波穿透墙体传播的特性,能够去除墙体对成像的影响,并有效抑制了天线阵天线数目较少时的拖尾现象。通过仿真成像,分析了舍成孔径长度对可成像区域和成像精度的影响：合成孔径长度增加,成像精度提高,而可成像区域减小。     

时域波束形成在超宽带穿墙成像雷达中的应用

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。     

超宽带噪声穿墙雷达成像与实验研究

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.     

穿墙雷达人体探测技术的新进展

介绍了国内外穿墙雷达人体探测装备研制的现状,重点放在穿墙雷达人体探测技术的最新研究进展上,包括超宽带技术、微多普勒理论、人工神经网络技术,以及时间反转镜技术等.     

超宽带穿墙雷达的非相干和相干成像算法

在超宽带穿墙成像系统中,选择合适的成像算法非常重要。常见的穿墙成像算法有非相干算法和相干算法,文中对两种算法的原理进行分析,比较了两种算法的优缺点。非相干算法采用三角定位的原理进行成像,硬件简单,但是需要求解一个复杂的方程组,并且当存在多个目标时方程组难以求解,因此在实际应用中受到限制。相干算法主要是反向投影算法,这种算法与合成孔径雷达成像过程类似,能够对单目标和多目标环境进行成像,通用性强。但是运算量比较大,影响了成像速度。     

便携式超宽带穿墙成像雷达阵列模式性能研究

受限于便携性要求,超宽带穿墙成像雷达可用的天线数量有限,因而面临着如何充分利用有限的天线获取最优成像性能的难题。文中主要比对研究了UWB、TWIR在3种不同天线阵列配置模式下的性能。论述了3种不同的阵列配置模式,分析比对了在3种模式下UWB、TWIR的方位向分辨率和干涉区域,并通过仿真实验进行了验证分析,给出了合理等效孔径和虚拟阵元密度下的最佳阵列性能配置参考。     

用于超宽带穿墙雷达的窄脉冲产生技术

用于超宽带穿墙雷达的脉冲产生技术是一种无载波极窄脉冲产生技术,在无线电通信领域有着广阔的应用前景.提出了使用延时芯片和ECL门产生极窄脉冲的方法,并对其产生原理做了理论分析.设计了原理框图和电路图,最后给出并分析了试验结果.     

传输参考型UWB相关接收机的性能分析及仿真

借鉴传输参考信号的思想,将其扩展到一组多个信号,提出一种新型超宽带(UW B)差分相关接收机。理论性能分析和UW B室内多径信道仿真表明:该接收机的检测性能优于传统的自相关接收机,尤其是在0~4 m近距离时,而且结构复杂度较低,便于实现。     

基于时间反演的天线阵列激励分布确定方法研究

时间反演(TR)是一种新型的电磁波传播与控制方法,具有电磁环境自适应性。采用时间反演方法, 可使结构复杂的天线阵列方向图综合设计简单化。该文初步探索了将时间反演方法应用于微带天线阵列激励设计的可行性,并进行了数值模拟和实验验证。结果表明：对于不同的主波束指向,时间反演法均能准确地确定其对应的激励分布。相对于传统的激励分布确定方法,时间反演法无需互耦补偿计算,准确便捷,且不受阵列和阵元结构形式的限制,在结构复杂阵列的激励分布计算上优势明显。     

Secure and Efficient Localization Scheme in Ultra-Wideband Sensor Networks

This paper addresses the problem of secure localization in hostile environments. We propose a secure and efficient localization scheme to enhance the security function of Ultra-Wideband sensor networks. The method does not only provide strong security against distance reduction attacks, but also distance enlargement attacks. Furthermore, it is a device-independent scheme with strong function of more accurate localization. Based on Petri net, an attack-driven model is also developed. , which provides a formal method to verify our scheme when considering distance enlargement attacks. State analysis, which proves that the potential insecure states are unreachable, shows that the model can provide strong security in the environment with these attacks.

基于空间特征的MIMO穿墙雷达墙杂波抑制

在穿墙成像中,墙体反射波相对于目标回波具有很强的能量,因此对目标的成像及检测造成严重干扰。传统的空域滤波方法基于单发单收阵列体制,利用墙体空间特征不变性有效地抑制墙体杂波。随着MIMO技术越来越多的应用于穿墙雷达,墙体空间特征发生变化,该方法不再适用于MIMO穿墙雷达回波。为解决这一问题,该文分析了MIMO穿墙雷达回波中墙体与目标回波的空间特征,参数化建模结果表明,墙体回波的空间特征与天线阵列的位置无关且具有对称性,而目标回波不具有该特性。根据两者的这一差异,该文提出对称消去法来消除墙体回波。仿真结果表明该方法能够有效地消除墙体杂波,且能够保留目标的全部信息。     

基于稀疏重建的穿墙雷达墙体参数估计方法

未知墙体参数的估计对穿墙雷达(TWR)的应用具有重要意义。时延估计(TDOE)方法能够有效获取被测均匀墙体参数。对于TDOE 方法,墙面反射回波时延估计的精度直接影响墙体参数估计的准确性。文中基于墙体回波的稀疏性提出了一种基于稀疏重建的墙体参数估计方法,通过利用正交匹配追踪(OMP)稀疏重建算法对每个双基地天线间隔下墙体回波信号进行时延估计,然后基于双基地和单基地混合测量模式采用TDOE 方法可以获得墙体的相对介电常数、厚度和电导率。仿真和实验结果表明所提出的估计方法能够提供更高精度的墙体参数估计。     

基于最优区域划分的子块快速因子分解后向投影算法

后向投影(Back Projection,BP)算法具有精确聚焦、完美运动补偿等优点,适合于机载超宽带合成孔径雷达(Ultra Wide Band Synthetic Aperture Radar,UWB SAR)成像,但是巨大的计算量限制了它的实际应用。子块快速因子分解后向投影算法(Sub-Image Fast Factorized Back Projection,SIFFBP)算法大幅度减小了BP算法的计算量,提高了BP算法的实用性。本文通过分析SIFFBP算法区域划分的约束条件,提出了一种基于最优区域划分的改进算法,解决了传统SIFFBP算法在小波束积累角时加速性能下降的问题。当波束积累角小于60度或成像区域长宽相差较大时,改进算法进一步减小了计算量。仿真和实测SAR数据的成像结果验证了改进算法的性能。     

超宽带时域近距离高分辨ISAR成像

近距离目标超高分辨率微波成像技术在安全检测、非破坏性控制、生物医学等领域中有着非常重要的应用价值和广阔的应用前景。该文利用基于窄脉冲形式的超宽带时域雷达系统研究近距离目标的高分辨率ISAR成像,给出了仿真和实测结果。利用转台旋转目标,基于超宽带脉冲源和超宽带收发天线以及高性能取样示波器,配以同步触发脉冲和自行研发的数据采集软件,搭建了该时域雷达实验系统,提出了准确获取目标回波信息的实验条件,和实现回波延时精确校正的误差补偿方法。并针对采样时间窗内的杂波干扰,讨论了时域后向投影算法(Back Projection,BP)与背景对消技术相结合的成像算法,实现了分辨率为8 mm的近距离目标的成像,准确地反映了目标的位置、形状和大小等信息。     

穿墙雷达人体动作识别技术的研究现状与展望

在人体目标的动作识别应用中,穿墙雷达(TWR)具有隐蔽性高、探测能力强和不易受环境因素限制等优点,同时兼具良好的目标隐私信息保护能力,在武装反恐、安保监控和医疗看护等领域发挥出重要作用。为了梳理穿墙雷达对人体目标动作识别技术的发展脉络以及预测该技术的未来发展趋势,该文首先简要介绍穿墙探测的工作原理,并对不同体制穿墙雷达的特点进行比较和讨论;然后,围绕穿墙雷达人体动作识别应用中的雷达成像、特征参数提取和动作状态判决等关键技术,对国内外公开发表的相关文献进行了归纳分析;最后,对穿墙雷达的人体动作识别技术研究进行总结和展望,指出该技术在目前实际应用中所面临的潜在问题和挑战。     

水声通信中一种新型无前后缀的单载波频域均衡技术

单载波频域均衡(SC-FDE)是水声通信中实现高数据率传输的重要技术之一,但传输序列中周期性插入的循环前缀或保护间隔等前后缀降低了频带利用率和通信速率.该文在时间反转(TR)处理的基础上提出一种新型无前后缀的水声单载波频域均衡技术,即发射机传输无前后缀的单载波信号,接收机对各个数据块的后缀进行重构并利用频域均衡技术消除...