基于变速SAR的人体目标辨识技术研究

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人体目标的辨识和定位在灾后救援工作中起到了至关重要的作用。目前的搜救方法主要有人工搜索、生命探测仪探测和雷达生命体征探测这三种方法。其中雷达生命体征探测的优势最为明显,其具有高效、全天候和可穿墙等诸多优点。现有的生命体征探测雷达能够进行SAR成像、辨识或定位工作,但实际工作中雷达很难保持匀速运行,这将导致定位不准和SAR成像模糊等问题。因此设计一种在雷达变速运动的情况下能够同时完成上述工作的雷达系统对于对于灾后救援和安防等领域的应用具有重要的意义。本文构建了一种基于变速FMCW SAR的人体目标辨识系统。通过辨识雷达系统,算法能够在雷达载具变速运行的情况下提取并检测目标区域内的生命体征信号,同时进行人体目标的辨识和定位,最终结合变速SAR成像结果完成探测区域内人体目标的成像,其主要工作内容如下:1、介绍了FMCW雷达的基本理论以及雷达系统,说明了该雷达进行生命体征检测的基本原理。通过仿真和实测实验验证了FMCW雷达生命体征检测方法的正确性。2、介绍了FMCW SAR成像的基本理论,详细推导了RD和ωK两种常用的成像算法,通过仿真对两种算法进行了对比。接着介绍了变速FMCW SAR成像算法,考虑到变速成像算法的多域适用性要求,本文提出了一种基于时域内插阵列变换的成像算法,能够在未经变换的时域内完成非均匀数据的重构。最后通过仿真验证了该算法的准确性。3、构建了人体目标辨识雷达系统。提出了变速SAR模式下生命体征信号的提取方法,提出了基于呼吸体态模型的生命体征信号建模,结合生命体征信号提取方法和呼吸体态模型提出了人体目标辨识以及定位算法,该算法能够在变速SAR模式下完成人体目标的生命体征检测、辨识和定位。最后通过仿真实验验证了该算法的准确性和有效性。4、搭建辨识雷达系统平台,设计实验方案。首先进行了基于时域内插阵列变换算法的变速FMCW成像实验,在雷达速度变化的情况下完成了室内简单环境和室内复杂环境的SAR成像,成像结果聚焦清晰,位置准确。接着进行了基于变速FMCW SAR成像的人体目标辨识实验,分别完成了单人体目标辨识、多人体目标辨识和室外复杂环境人体目标辨识的实验。实验最终能够准确定位人体目标所在位置并对其进行重新成像,实验结果表明本文所提算法能够在雷达变速运动的情况下完成探测区域内人体目标的生命体征检测、辨识和定位,并能对人体目标进行清晰成像。
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