步进频连续波雷达穿墙成像技术研究

论文摘要

穿墙雷达能够穿透墙壁等障碍物,对隐蔽目标进行探测,因而在灾后救援、反恐维稳等方面具有广泛的应用前景。实现墙后目标的高精度成像是提升穿墙雷达探测性能的关键,然而电磁波在建筑物内传播不可避免存在衰减、多径、色散和折射等现象,致使传统的成像方法难以取得理想的效果。本文以某步进频连续波穿墙雷达人体目标成像探测实测数据处理为应用背景,重点研究抑制墙体杂波高精度成像和人体目标检测技术,主要工作如下:1、建立了步进频穿墙雷达回波信号的了简化模型,分析了墙体折射对目标回波时延的影响,在此基础上对传统的BP成像算法进行了改进,使其适用于墙后区域目标成像。2、利用人体目标慢速运动特征,提出先在回波域差分处理抑制墙体杂波,再利用BP算法进行运动目标成像。该方法应用于实测数据,实现了对慢速运动人体目标的有效成像。3、在高频假设下利用反射系数与透射系数对墙体的电磁特性进行了进一步建模,并根据透射系数构造了补偿因子,以此校正目标位置,实现目标的重聚焦。在墙体参数未知的情况下,提出了一种基于图像熵估计墙体参数、实现墙后目标位置校正和高精度聚焦的方法。仿真和实测数据处理结果证明了该方法的有效性。4、采用霍夫变换识别并削弱墙体残余,使得目标质量进一步提高。根据目标与背景在图像中的幅值分布,采用自适应检测的方法实现目标检测,并采用形态滤波来改善检测中的虚警、漏报现象。本文研究的的成像技术和相关处理方法均成功应用于某穿墙雷达的实测数据处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及其意义
• 1.2 研究与发展现状
• 1.2.1 典型成像系统介绍
• 1.2.2 成像算法
• 1.2.3 墙体回波抑制
• 1.2.4 墙体参数估计与墙后目标校正
• 1.2.5 墙后目标检测
• 1.3 本文的主要任务
• 第二章 步进频穿墙雷达回波模型与时域差分成像
• 2.1 引言
• 2.2 步进频穿墙雷达BP 算法的基本原理
• 2.2.1 雷达回波的简化建模
• 2.2.2 墙后区域的BP 成像
• 2.3 基于时域差分处理的墙体杂波抑制
• 2.3.1 墙后运动目标回波的时域差分处理
• 2.3.2 墙后目标运动轨迹成像
• 2.4 实测数据处理与分析
• 2.4.1 试验系统介绍
• 2.4.2 试验结果与分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于墙体参数估计的目标校正方法
• 3.1 引言
• 3.2 目标回波特性分析
• 3.2.1 基于反射系数的墙体回波建模
• 3.2.2 墙体参数分析
• 3.3 墙体参数估计与墙后目标校正
• 3.3.1 基于透射系数的目标回波建模与成像
• 3.3.2 墙体参数估计与墙后目标校正的具体实现
• 3.4 仿真与实测数据处理结果
• 3.4.1 数值仿真与分析
• 3.4.2 实测数据处理与分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 图像后续处理与目标自适应检测
• 4.1 引言
• 4.2 墙体残余消除
• 4.2.1 基于霍夫变换的墙体残余提取方法
• 4.2.2 实测数据处理结果
• 4.3 墙后目标的自适应检测
• 4.3.1 自适应检测的基本原理
• 4.3.2 实测数据处理结果
• 4.4 基于形态滤波的自适应检测方法
• 4.4.1 形态滤波在目标检测中的应用
• 4.4.2 实测数据处理结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 未来研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果