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超宽带雷达以强穿透能力与高距离向分辨率等优点,在穿墙动目标跟踪、反恐维稳、生命救援、地质勘测、城市管线探测等多种军事及民用领域中具有巨大的应用价值。本文研究利用脉冲超宽带雷达进行生命探测的问题。首先对生命探测原理以及雷达回波预处理方法进行了介绍;其次根据实际环境中低信噪比的特点,深入研究了呼吸信号检测算法;并通过研究多观测点以及超宽带天线阵列对目标进行定位与搜索的算法,实现了对生命体空间位置的确定。论文的主要工作和创新性成果如下: 1.采用单观测点进行生命探测时,由于传统的算法去除噪声的能力有限,故本文提出了一种采用多观测点进行呼吸信号检测的方法。该方法可以在低信噪比条件下得到较为准确的生命体位置和呼吸频率,为生命救援赢得了宝贵的时间。本文通过仿真以及实验将低信噪比高效检测算法和传统算法进行比较,表明新方法的可行性和有效性。 2.由于单台雷达单点观测只能得到生命体的距离信息,无法确定生命体的三维空间位置,所以本文对多观测点采用雷达定位及搜索的方法进行了研究。根据上述呼吸信号检测算法得到的生命体距离以及各个雷达的位置信息,实现了生命体目标的三维空间定位。并且根据定位结果重新选取观测点,进行进一步的搜索,优化误差范围,确定生命体最终位置。通过在同一平面和不同平面两种情形下的实验结果来验证该方法的有效性,证明了该方法具有一定的实用价值。 3.提出了一种新的人体呼吸信号检测方法。该方法在自由空间和瓦砾两种情况下,使用超宽带线性阵列,获得的生命信息包括方位角、距离和呼吸频率。由于人体的方位信息不能从通过单发单收雷达得到的距离-频率矩阵中获取,新方法采用一发多收阵列,使得不同收发通道对应不同的扫描角度。新方法不仅能估计出生命体目标的方位角信息,同时相比于传统算法提升了呼吸信号检测效果。仿真和实验结果证明了新方法在方位角的估计和呼吸信号检测中具有显著的能力。