摄动目标非接触式探测与参数估计算法研究

论文摘要

生命体等摄动目标以一定频率、较小幅度振动,其回波具有微多谱勒特征。非接触式探测利用目标摄动对探测信号回波的相位调制,进行微多谱勒分析,从而实现摄动目标的探测和频率、幅度等摄动参数的估计,在搜救、反恐、远程医疗等方面有着广泛的应用。本文主要研究摄动目标非接触检测中如何强杂波抑制,弱信号检测,以及目标摄动参数估计等问题。主要工作如下:1.对单频连续波、脉冲、步进频连续波三种体制雷达的摄动目标检测进行了仿真,分析了滑窗对检测性能的影响,给出了单频连续波雷达的检测性能。2.提出了摄动幅度估计新方法,利用信号频谱峰值位置、幅度比和多谱勒最大频偏联合求解,实现目标摄动幅度估计,并分析了在不同信噪比下该方法的误差。3.提出了摄动目标距离估计新方法,利用距离门、MTD滤波器和时域-频域联合检测,在实现摄动目标检测的同时,估计出目标距离。4.研究了摄动目标速度估计方法。通过速度补偿,可区分运动的摄动目标和运动非摄动目标（一般物体）。5.改进了摄动目标数量判决方法,采用短时付里叶变换谱图和WVD的时频联合矩阵,通过奇异值分解,有效地提取特征矢量（奇异值）进行模式识别,能够成功地识别单、多摄动目标。仿真验证了这些目标检测和参数估计方法的有效性。这些方法在生物医学、灾害搜救、损伤检测等方面有着广泛用途,也对今后进一步研究和实现摄动目标分类、状态分析等提供了一定的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 国内外发展动态
• 1.2.1 研究动态
• 1.2.2 研究难点
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 摄动目标探测基本原理及模型
• 2.1 摄动目标微动模型
• 2.2 单频连续波探测原理及模型
• 2.2.1 相干接收方式
• 2.2.2 非相干接收方式
• 2.3 脉冲探测原理及模型
• 2.4 步进频率连续波探测原理及模型
• 2.5 发射功率分析
• 2.6 小结
• 第三章 摄动目标非接触式检测仿真
• 3.1 单频连续波雷达探测
• 3.1.1 不同接收方式
• 3.1.2 不同处理方式
• 3.1.3 检测性能仿真
• 3.2 脉冲雷达探测
• 3.2.1 仿真参数
• 3.2.2 仿真结果
• 3.3 步进连续波雷达探测
• 3.3.1 仿真参数
• 3.3.2 仿真结果
• 3.4 小结
• 第四章 目标摄动参数估计
• 4.1 频率估计
• 4.2 幅度估计
• 4.2.1 微多谱勒信号和多谐波相位调制模型
• 4.2.2 微多谱勒参数与目标摄动参数的关系
• 4.2.3 目标摄动幅度估计方法
• 4.2.4 仿真结果
• 4.3 距离估计
• 4.3.1 距离门
• 4.3.2 MTD 滤波及观测时间
• 4.3.3 探测方法
• 4.3.4 仿真实验
• 4.4 运动速度估计
• 4.4.1 运动速度估计原理
• 4.4.2 仿真实验
• 4.5 目标数量估计
• 4.5.1 模式识别
• 4.5.2 奇异值分解
• 4.5.3 仿真实验
• 4.6 小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 研究总结
• 5.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果