WiFi辐射源雷达波形与信号处理关键技术研究

摘要

WiFi辐射源雷达是采用在城市空间中很容易获得的WiFi信号作为机会照射源的外辐射源雷达。因其能够实现全天时、全天候的实时监视预警的特点，WiFi辐射源雷达具有应用在室内外运动目标监视领域的任务中的潜力，同时系统还无需设计波形、无需分配频段且不会造成额外的电磁污染。而且，相比于现有的视频监视系统，WiFi辐射源雷达还能够保护隐私。 WiFi辐射源雷达实现运动目标检测及跟踪的关键在于解决WiFi信号波形不理想、辐射源选择及直达波/多径干扰抑制等问题。论文针对这些问题进行深入研究，采用理论分析、仿真测试及实验验证的研究方法，主要研究内容如下： 1.针对WiFi信号应用于雷达目标探测中的波形不理想的问题，研究了WiFi信号的时频特性及其模糊理论，分析了信号的距离分辨力、多普勒频率分辨力及旁瓣副峰特性，为后面的副峰抑制奠定了基础。 2.针对辐射源接入点(Access Ponit，AP)下行数据流量（用于衡量积累时间内发送信号的时长）的变化而影响系统检测性能的问题，提出了一种基于流量统计的动态辐射源选择方法及其系统，选择下行数据流量最大的AP作为辐射源，使系统检测性能实现区域最优。 3.针对距离副峰带来的虚警和误检问题，研究了WiFi辐射源雷达中的副峰抑制技术，实现了对OFDM调制及DSSS调制下的距离维固定位置副峰的抑制，减弱了副峰带来的虚警和误检的可能性。 4.针对直达波/多径干扰对目标回波的掩盖问题，研究了直达波/多径干扰抑制技术，采用扩展相消方法，实现了对多径干扰的抑制，提高了信干比，增加了目标检测的可靠性。 5.设计了WiFi辐射源雷达实验系统，利用软件无线电平台搭建实验平台，在室内场景下，接收参考信号和监视信号，验证了关键信号处理方法，实现了对运动人员目标的测距和测速功能，达到了室内动目标的监视目的。 以上工作实现了利用WiFi信号作为辐射源对运动目标的可靠检测，为WiFi辐射源雷达的实际应用提供了理论和实验基础。

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摘要

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究动态及发展趋势

1.2.1外辐射源雷达系统

1.2.2 WiFi辐射源雷达系统

1.3论文工作及结构安排

第二章 WiFi信号波形及其模糊理论研究

2.1外辐射源雷达波形介绍

2.2 WiFi信号波形分析

2.2.1 OFDM调制的WiFi信号

2.2.2 DSSS调制的WiFi信号

2.3 WiFi信号模糊理论研究

2.3.1 OFDM调制的WiFi信号模糊函数

2.3.2 DSSS调制的WiFi信号模糊函数

2.4本章小结

第三章 动态选择辐射源AP的WiFi雷达系统研究

3.1辐射源AP的下行数据流量对雷达系统的影响

3.2动态选择辐射源AP

3.3基于流量统计的辐射源AP选择方法

3.3.1辐射源AP的选择方法

3.3.2 AP的下行数据流量统计方法

3.4动态选择辐射源AP的WiFi雷达系统

3.5 AP下行数据流量统计及信噪比估计实验

3.6本章小结

第四章 WiFi辐射源雷达信号处理技术研究

4.1 WiFi辐射源雷达信号模型

4.2 WiFi辐射源雷达信号处理框架

4.3参考信号及监视信号预处理

4.3.1副峰抑制技术

4.3.2直达波/多径干扰抑制技术

4.4二维互相关处理

4.5目标检测

4.6 WiFi辐射源雷达的仿真验证

4.6.1参考信号及监视信号的模拟

4.6.2信号处理过程仿真验证及分析

4.7本章小结

第五章 WiFi辐射源雷达实验系统设计及室内实验

5.1实验平台设计及搭建方法

5.2实验参数设计

5.3 WiFi辐射源雷达室内实验

5.3.1信号处理方法验证实验

5.3.2室内目标监视实验

5.3.3含数据帧的目标检测实验

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2后续展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果