超宽带雷达

摘要： 为解决心跳信号易被呼吸谐波和其他噪声干扰而难以提取的问题,提出一种结合遗传算法(GA)和反向传播(BP)神经网络的聚类经验模态分解体征提取模型。首先,采用动目标检测法滤除超宽带(UWB)雷达所接收回波信号中的静止杂波;然后利用距离门选择方法提取出体表振动信号,对其进行聚类经验模态分解得到固有模态函数分量;最后通过GA-BP神经网络对固有模态函数分量转化后的特征向量进行权值训练,以贝叶斯正则化作为BP的训练函数重构心肺信号,并与原始聚类经验模态分解重构信号进行比较。仿真实验结果表明,在不同信噪比下,GA-BP神经网络提取的信号与实际结果吻合度更高,可有效提高呼吸与心跳信号的提取准确度。

摘要： 针对微动参数的高精度快速估计问题,该文提出一种基于几何绕射(GTD)模型和改进矩阵束的超宽带(UWB)散射中心提取算法,可实现散射中心径向距离、类型参数及散射强度的同时估计。该方法将超宽带条件下的目标GTD散射模型转化为状态空间方程,利用奇异值分解将汉克尔矩阵中的噪声分量去除,对降秩的汉克尔矩阵做广义特征值分解,利用单个脉冲内最强的若干散射点构造回波估计,进而获得径向距离的估计;在准确估计距离参数的条件下,对模型参数解耦,使得类型参数与其他参数分离,通过最小二乘算法和搜索算法获得类型参数的估计;最后基于最小二乘法估计出散射中心的散射强度。仿真结果表明,改进的矩阵束方法在低信噪比(SNR)下具有好的鲁棒性,可快速且高精度地提取目标微动距离、类型参数和散射强度等信息。

摘要： 雷达人体行为感知系统具有穿透探测能力,在安防、救援、医疗等领域具有广泛的应用前景。近年来,深度学习技术的出现促进了雷达传感器在人体行为感知领域的发展,同时对相关数据集的样本规模和丰富性提出了更高的要求。该文公开了一个超宽带雷达人体动作四维成像数据集,该数据集以超宽带多输入多输出雷达为探测传感器来获取了人体目标的距离-方位-高度-时间四维动作数据,共采集了11个人体目标的2757组动作数据,动作类型包含走路、挥手、打拳等10种常见动作,有穿透探测和不穿透探测的实验场景。该文详细介绍了数据集的系统参数、制作流程、数据分布等信息。同时,基于飞桨平台使用计算机视觉领域应用较多的深度学习算法对该数据集进行人体动作识别实验,实验对比结果可以作为参考,为学者使用该数据集提供技术支撑,方便在此基础上进一步探索研究。

摘要： 超宽带(UWB)雷达人体行为感知主要研究如何利用人体目标电磁散射回波对位置、行为、意图等进行判别,是光学感知手段的有益补充,应对无光照、地物遮挡、非视距等情况下的应用场合。该文将超宽带雷达人体行为感知研究方法分成基于空间位置和基于微动特征两类技术。在介绍这类技术基本原理的基础上,对比分析了国内外代表性工作的能力现状。最后对超宽带雷达人体行为感知领域的后续重点研究方向进行了展望。

摘要： 矿山钻孔救援是一种新型救援技术,在其救援过程中为快速准确获取钻孔通道信息、被困人员位置距离、灾区气体环境特征,实现井下被困人员与井上救援指挥人员的双向视音频通信,采用多源信息融合、双码流网络视频服务、边缘计算、本安型电路控制及超宽带雷达等技术方法进行理论攻关和技术研发,提出2个关键技术:灾区多种传感器数据实时采集与传输技术、隐蔽空间生命信息探测技术,前者能够实现钻孔救援过程中多源信息的实时探测与呈递,而后者能够实现障碍物后的人员生命信息探测和定位。在此基础上进行样机试制和现场试验,研发出矿山钻孔救援多源信息探测系列设备:大容量便携式本安电源、超宽带雷达探测系统(可穿透障碍物探测生命)、钻孔救援多源信息(视音频、温度、气体环境参数)探测系统,运用该套设备参与山东平邑石膏矿、山东笏山金矿事故救援,均成功探测到被困人员,检测了钻孔通道信息和井下环境信息;在新疆丰源救援事故中对井下涌水、气体环境进行了实时监测,避免了救援人员的二次伤亡。系统包括潜水、视音频环境监测钻孔探测器、基于双绞线的钻孔通信线轮盘、系统监测终端。成果的研发与应用能够为长距离钻孔内多源信息探测提供一定的装备支撑和技术借鉴。

摘要： 与传统摄像头相比,利用超宽带雷达进行人体姿态识别不仅对环境要求低、识别率高且能较好地解决摄像头存在视角盲区和易泄露隐私等问题.结合超宽带雷达系统的特性,对常见的超宽带脉冲信号进行了分析;针对当前的研究前沿,对超宽带雷达人体姿态识别的传统机器学习方法和深度学习方法进行分析,结合具体文献对具有代表性的支持向量机(SVM)和卷积神经网络(CNN)进行原理分析和模型的局限性进行了分析;提出超宽带雷达人体姿态识别的通用模型,分析了超宽带雷达人体姿态识别亟需解决的问题并对其未来发展方向进行了展望.

摘要： 针对日益扩大的微动感知技术需求,基于Xethru公司的X2芯片设计了一款超宽带雷达原理系统,可实现对人体微动信息的探测和分析功能.系统包括雷达硬件以及数据接收与处理软件.硬件电路板尺寸为45 mm×45 mm,质量小于10 g.实验测试结果表明,该雷达系统功耗小于450 mW,距离分辨率达到毫米级,能够非接触式准确测量4 m内因呼吸而引起的人体微动信息.

摘要： 针对超宽带(UWB)雷达多人目标跟踪中的距离扩展问题,提出基于基带信号的方法.该方法对射频回波信号进行下变频和抽取,通过动目标指示滤除杂波.在基带CLEAN检测提取得到量测后,采用凝聚和跳窗方法确定目标初始状态.运用联合概率数据关联和卡尔曼滤波进行跟踪.在3种室内环境下开展实验.结果表明,相对于选用射频回波直接进行处理,提出的方法对多目标跟踪的均方根误差(RMSE)小于0.26 m,在数据存储空间上减少了87.5％,在目标检测的处理时间上减少了39.7％.

摘要： 近年来,随着智能物联网应用的快速发展,雷达传感器由于具有保护隐私、全天候全天时工作、不受光线和遮挡影响等优点,在人体目标日常行为活动识别方面受到了学术界和产业界的极大重视.针对一种超低辐射的超宽带雷达(Impulse Radio Ultra-Wideband,IR-UWB),提出了一种室内人员日常活动(包含静止、坐下、走路、起立)分类方法.该方法首先利用目标检测方法检测出目标有效距离单元;其次,提出了基于平均多普勒频率、信息量和多普勒能量的3种微多普勒特征进行动静目标粗分类;最后,采用长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)对人体活动进行细分类.实验结果表明,人体活动细分类的平均准确率能达到92.52％.

摘要： 为解决超宽带(UWB)雷达多人识别的目标分割问题,提出了一种基于时-距包围盒(TRBB)的UWB雷达回波数据表示方法及TRBB截取算法,结合卷积神经网络(CNN),一起实现了一种多人步态识别算法框架.框架中,TRBB截取算法包括人体目标检测与快、慢时间分割,前者通过k-means聚类方法获取人体HRRP几何中心,后者利用HRRP几何中心作为参考点,通过截取信号矩阵中的TRBB目标子矩阵,从而实现多目标分离.可以看出,TRBB截取算法既可用于目标识别,也可用于目标跟踪.考虑到CNN擅长挖掘图像的隐含特征,框架选用CNN来学习TRBB中蕴含的步态特征是一个自然的选择.实验室条件下,测试了上述多人步态识别算法框架的性能,平均步态识别准确率达89.3％.

摘要： 呼吸是人体的重要生理特征之一,也是医学临床诊断中的重要依据.本文研究利用超宽带雷达测量估计人体呼吸频率的方法,基于Time Domain公司的超宽带雷达信号收发装置,对目标进行检测，对从动作滤波器所得到的数据进行处理进而得到时域波形，再运用傅里叶变换得到呼吸频率信息。由实验结果可知，实验所测得的呼吸频率准确，且抗干扰能力较强。

摘要： 传统的雷达信号测试系统常采用IQ基带正交调制实现,但此类系统对IQ幅相偏差所产生的镜频的抑止能力比较有限(一般为-35dBc),且带内平坦度仅±3dBCo为了提高雷达信号的品质,提出一种超宽带雷达信号测试系统方案.系统使用泰克的AWG7082C任意波形发生器(简称AWG)中内嵌的PRFXpress软件编辑生成中频信号,经超宽带上变频输出后给高速数字示波器进行采样、分析并校准,可得到复杂环境下的多种体制高品质雷达信号.经实验证明:该系统避免了IQ基带正交调制的弊端,对镜频抑止可达-50dBC,经校准后的信号带内平坦度小于±ldB,适应了多数超宽带雷达系统测试的需要.

摘要： 基于无载波瞬态电磁脉冲的超宽带雷达有带宽宽、分辨率高、抗干扰能力强等诸多优点,是一种反隐身利器.本文以雷达方程为基础,简要分析超宽带雷达反隐身原理,给出一种基于光导脉冲与光实时延迟技术的光控超宽带雷达的系统设计,其基本原理是通过激光的快速响应与同步精度，实现发射阵列的单元或整体同步，并对其研制中的脉冲源、超宽带天线与阵列、空间功率合成与波束扫描、高速采样超宽带接收机与信号处理等关键技术进行讨论.

摘要： 超宽带雷达是一种新的雷达体制，它具有高的距离分辨率、低截获概率、抗干扰、反隐身、抗多径和特有的穿透力等常规雷达难以比拟的优点。文章研究了超宽带雷达的基本组成、雷达方程、发射波形、回波模型建模及影响因素等方面，对其中的雷达方程、发射波形、回波模型进行数学推导，并进行了仿真验证。

摘要： 研制了全数字相参冲激脉冲源.该冲激源能生成单周波、多周波、高斯脉冲等任意的相参冲激信号.同时能对重频、带宽、信号形式等进行实时、精确的控制.利用该源测试了脉宽因子为0.5ns的一阶和四阶微分高斯脉冲.脉冲峰值电压407mV,重频达到166.66MHz,时基抖动范围-20ps～30ps.对四阶微分高斯脉冲回波信号进行相参积累,积累前后波形完全一致,且积累后可以发现被噪声覆盖的目标回波.

摘要： 超宽带脉冲信号是一种脉宽为纳秒级的时域脉冲,要对它进行采样并且达到一定的精度要求,需要极高速的AD转换器,而极高速的AD转换器的精度直接依赖于它的采样时钟,它要求采样时钟具有高速、低抖动等特性.本文以Analog公司的低抖动芯片AD9520-1作为高精度时钟源,实现低于亚皮秒级抖动性能的设计,为高速ADC提供了高质量的采样时钟.采用Verilog模拟SPI接口协议对该芯片进行配置,对外部环路滤波进行仿真,并用示波器测试采样时钟,仿真与实验结果均表明达到2.5GHz低抖动时钟需求.

摘要： 超宽带雷达因具有很高的距离分辨率,目前广泛应用于测距,定位,成像等领域.然而,在低信噪比下的目标检测对于超宽带雷达仍然是一个挑战.本文主要介绍了一种基于小波去噪的能量检测算法.小波去噪的主要思想是根据噪声与信号在不同频带上的小波分解系数具有不同强度分布的特点，将各频带上的噪声对应的小波系数去除，保留原始信号的小波分解系数，然后对处理后的系数进行小波重构，得到纯净信号，本文将采用阈值去噪法对小波系数进行处理，然后将恢复出的回波信号进行能量检测，以进一步提高信噪比。相关的仿真实验证明了它可以有效提高信噪比,增大检测概率,并且解决了传统能量检测算法的不足.

摘要： 介绍了UWB雷达的人体生命探测系统的工作原理，比较了几种窄脉冲产生方法的优缺点，详细分析了雪崩三极管的击穿原理,利用雪崩三极管的雪崩特性实现了超宽带雷达窄脉冲的产生。通过研究分析典型的脉冲产生电路，给出了产生人体生命探测系统的脉冲信号发生器的电路，最后由实验仿真结果可得，电路可生成脉宽为皮秒级的双极性脉冲,脉冲的峰一峰值达2 V的窄脉冲信号，满足了微功率冲击雷达系统用于生命信号探测的要求。

摘要： 介绍了冲激引信的基本原理和技术特点，给出了一种基于超宽带雷达动目标检测原理和收发分开的技术方案，指出了冲激引信的三大关键技术：与防空导弹弹体共形的超宽带天线技术、基于阶跃恢复二极管的超窄脉冲产生器技术和基于超宽带雷达动目标检测原理的匹配接收机技术，提出了关键技术解决途径，最后给出了原理样机的试验验证结果。

摘要： 超宽带稀疏MIMO阵列系统由于其高分辨率和低栅瓣、低旁瓣水平的成像效果受到了日益广泛的关注,而阵列的拓扑结构则是系统设计中的关键环节.本文分析并总结了二维超宽带稀疏MIMO面阵拓扑结构设计的两条原则——等效孔径的均匀性与无明显遮蔽性,并根据这两条原则提出了一种用于超宽带近距离高分辨率成像的新型面阵拓扑结构.与另两个尺寸相同、阵元数相同的MIMO面阵相比,该新型面阵结构在仿真所获得的方向图中具有更好的聚焦效果和旁瓣抑制能力.并且,不同距离下的聚焦结果显示,该面阵的峰值旁瓣水平均要低于另两个阵列2dB以上.对复杂目标成像的实验结果进一步证明了该阵列良好的成像性能.因此,结合其等效阵元数量较少的特点,本文提出的这种新型MIMO面阵拓扑结构为高效、实时超宽带近距离高分辨率成像的应用提供了可能.

摘要： 本发明涉及一种超宽带脉冲信号发射装置及超宽带脉冲雷达系统，所述超宽带脉冲信号发射装置包括脉冲信号产生模块，用于产生具有一定单脉冲数目的超宽带脉冲信号；驱动模块，用于对所述超宽带脉冲信号进行信号放大；功率放大模块，用于对经信号放大的所述超宽带脉冲信号进行功率放大，以产生发射信号；开关控制模块，用于控制所述驱动模块和所述功率放大模块在预设时段内关断。该超宽带脉冲信号发射装置采用全数字逻辑电路实现的超宽带脉冲信号产生电路，其只在工作过程中产生瞬态功耗，无直流功耗，能够显著降低系统功耗。

摘要： 本申请公开了一种超宽带脉冲信号接收装置及超宽带脉冲雷达系统，超宽带脉冲信号接收装置包括：射频接收通道、自适应双门限取样模块、接收模块，其中：超宽带脉冲回波信号由射频接收通道接收后，经过自适应双门限取样模块进行异步直接取样，并将得到的采样信号分配成多路采样信号输送给接收模块，接收模块将接收到的多路采样信号进行同步交替重采样、低位宽数据恢复，得到恢复后的超宽带脉冲回波信号。由于超宽带脉冲信号接收装置无需采用传统的高功耗的高速模数转换器、高速锁相环和高速串转并器，故结构简单、功耗低、成本低，可以充分发挥超宽带脉冲信号在短距高速互联与高精度测量中的优势，同时发挥超宽带脉冲信号应用系统低复杂度的潜力。

摘要： 本发明涉及一种超宽带脉冲信号发射装置及超宽带脉冲雷达系统，所述超宽带脉冲信号发射装置包括脉冲信号产生模块，用于产生具有一定单脉冲数目的超宽带脉冲信号；驱动模块，用于对所述超宽带脉冲信号进行信号放大；功率放大模块，用于对经信号放大的所述超宽带脉冲信号进行功率放大，以产生发射信号；开关控制模块，用于控制所述驱动模块和所述功率放大模块在预设时段内关断。该超宽带脉冲信号发射装置采用全数字逻辑电路实现的超宽带脉冲信号产生电路，其只在工作过程中产生瞬态功耗，无直流功耗，能够显著降低系统功耗。

摘要： 本发明提供一种超宽带雷达散射截面减缩超材料及超宽带雷达。所述超材料由M×N个有限非周期结构单元构成；所述有限非周期结构单元包括金属地板、介质板以及设置在所述介质板上的金属贴片；所述金属贴片包括十字金属贴片和金属环贴片。

摘要： 本发明提出一种基于超宽带雷达散射截面减缩棋盘结构及具有该结构的超宽带雷达。所述棋盘结构由金属地板，固定于所述金属地板上的M×N个有限非周期瓦片单元构成；所述有限非周期瓦片单元包括电介质板以及设置在所述介质板上的金属贴片；所述金属贴片包括呈阵列式排布的金属环贴片。

摘要： 本发明公开了一种用于超宽带雷达馈电网络中的超宽带功分器，包括一块介质板、位于正面的三条微带线和一个扇形微带线枝节、位于背面的一条槽线和两个扇形槽线枝节，一条微带线作为输入微带线，一端用于输入一路输入信号，另一端与扇形微带线枝节相连；另外两条微带线分别作为输出微带线用于输出四路输出信号；三条微带线相互平行，输入微带线位于两条输出微带线的中间；槽线位于输入微带线与扇形微带线枝节连接处的正下方，并且与输入微带线垂直，槽线的两端各连接一个扇形槽线枝节。本发明的功分器采用了三条微带线和一个扇形微带线枝节，以及一条槽线和两个扇形槽线枝节，结构简单；并且利用扇形枝节，拓宽了功分器的工作频带，使其工作频带变为超宽带。

摘要： 本发明提出一种基于超宽带雷达散射截面减缩棋盘结构及具有该结构的超宽带雷达。所述棋盘结构由金属地板，固定于所述金属地板上的M×N个有限非周期瓦片单元构成；所述有限非周期瓦片单元包括电介质板以及设置在所述介质板上的金属贴片；所述金属贴片包括呈阵列式排布的金属环贴片。

摘要： 本发明提供一种超宽带雷达散射截面减缩超材料及超宽带雷达。所述超材料由M×N个有限非周期结构单元构成；所述有限非周期结构单元包括金属地板、介质板以及设置在所述介质板上的金属贴片；所述金属贴片包括十字金属贴片和金属环贴片。

摘要： 本实用新型提出一种用于超宽带雷达系统的多通道超宽带脉冲源，包括依次连接的频率源、放大器、脉冲产生单元、调节电路、电路切换单元和微分电路组，所述微分电路组包括零阶微分电路，一阶微分电路，二阶微分电路和三阶微分电路，所述零阶微分电路，一阶微分电路，二阶微分电路和三阶微分电路的输入端分别和电路切换单元的对应输出端连接，所述零阶微分电路，一阶微分电路，二阶微分电路和三阶微分电路的输出端分别设有对应的射频信号输出端子。本实用新型提供四通道超宽带脉冲源，可以根据不同的应用场合选择超宽带脉冲源不同的输出通道，保证时域脉冲在皮秒级范围内的精确性，获得更好的测量结果。

摘要： 本实用新型公开了一种用于超宽带雷达馈电网络中的超宽带功分器，包括一块介质板、位于正面的三条微带线和一个扇形微带线枝节、位于背面的一条槽线和两个扇形槽线枝节，一条微带线作为输入微带线，一端用于输入输入信号，另一端与扇形微带线枝节相连；另外两条微带线分别作为输出微带线用于输出四路输出信号；三条微带线相互平行，输入微带线位于两条输出微带线的中间；槽线位于输入微带线与扇形微带线枝节连接处的正下方，并且与输入微带线垂直，槽线的两端各连接一个扇形槽线枝节。本实用新型的功分器采用了三条微带线和一个扇形微带线枝节，以及一条槽线和两个扇形槽线枝节，结构简单；并且利用扇形枝节，拓宽了功分器的工作频带，使其工作频带变为超宽带。