没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
人工智能-目标检测-基于UWB信号的隐藏活动目标检测装置和定位算法研究.pdf
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 50 浏览量
2022-06-25
22:15:31
上传
评论
收藏 1.27MB PDF 举报
温馨提示
试读
54页
人工智能-目标检测-基于UWB信号的隐藏活动目标检测装置和定位算法研究.pdf
资源推荐
资源详情
资源评论
基于 UWB 信号的隐藏活动目标检测装置和定位算法研究
iv
Abstract
Ultra Wideband Through-Wall Surveillance Radar (UWB-TWSR) is a new radar system,
which can detect the suspicious objects in buildings without intrusion, and exactly surveil
and locate it. UWB-TWSR can obtain exact echo of complex target based on high
penetrability and high range resolution. It can be widely used for urban-warfare,
counter-terrorism and hostage rescue.
A localization principle of detecting hidden moving target based on UWB-TWSR and a
receiver system of UWB-TWSR is researched in this paper. The primary contributions in
this dissertation are summarized as follows:
(1) The definition and characteristic of UWB-TWSR, and the UWB radar equation are
discussed in this paper for the requirement of UWB-TWSR.
(2) A location principle, which is based on receiver-transmitter-separated antennas group
that includes a transmitter and two receivers, is proposed and simulated. Error and
inaccurate target in the method are analyzed, and the way of solving them is advanced.
(3) A controllable delay circuit of UWB-TWSR receiver is designed. The circuit uses a
FLEX10K10 chip made by ALTERA to control the programmable delay, and controllable
delay which can achieve nanosecond accuracy is realized.
(4) The correlation detection technology of UWB is researched. A circuit based on the
requirement of system for the technology is designed. And it is optimized by simulation
later.
(5) The controllable delay circuit and correlation detection circuit of UWB-TWSR
receiver are made. Finally, the feasibility of the circuit has been confirmed by test and
experiment.
Key words: Ultra Wideband(UWB), Through-Wall Surveillance Radar(TWSR), Receiver,
Target location, Exact delay control, Correlation detection
万方数据
基于 UWB 信号的隐藏活动目标检测装置和定位算法研究
v
目 录
摘 要 ............................................................... iii
Abstract .............................................................. iv
目 录 ................................................................. v
第一章 绪论 ............................................................ 1
§1.1 引言 .......................................................... 1
§1.2 研究背景及意义 ................................................ 1
§1.3 国内外研究概况 ................................................ 2
§1.4 本文的主要工作及结构 .......................................... 4
第二章 超宽带穿墙雷达的基础理论与基本原理 .............................. 5
§2.1 超宽带信号概述 ................................................ 5
§2.1.1 超宽带信号的定义 ........................................ 5
§2.1.2 超宽带信号的形式 ........................................ 5
§2.2 超宽带穿墙雷达的工作原理 ...................................... 8
§2.3 超宽带信号的参数对雷达系统的影响 .............................. 8
§2.4 超宽带雷达的雷达方程 ......................................... 10
§2.5 超宽带穿墙雷达系统的系统设计 ................................. 13
§2.5.1 超宽带穿墙雷达系统设计的主要要求 ....................... 13
§2.5.2 超宽带穿墙雷达系统设计及功能分析 ....................... 13
§2.6 本章小结 ..................................................... 15
第三章 穿墙探测雷达的测距与定位 ....................................... 16
§3.1 穿墙雷达测距的理论模型 ....................................... 16
§3.2 穿墙雷达的测距和定位原理 ..................................... 17
§3.3 穿墙雷达的误差讨论 ........................................... 20
§3.4 本章小结 ..................................................... 22
第四章 超宽带穿墙雷达接收前端的设计与研制 ............................. 23
§4.1 超宽带接收机的概述 ........................................... 23
§4.2 超宽带穿墙雷达接收机前端的设计 ............................... 23
§4.3 基于 FPGA 的可变延时电路控制器 ................................ 25
§4.3.1 FLEX 10K10 器件性能特点 ................................. 26
§4.3.2 FLEX 10K10 器件结构 ..................................... 26
§4.3.3 基于 FLEX 10K10 的延时控制器的设计 ...................... 29
§4.3.4 基于 FLEX 10K10 延时控制器的仿真 ........................ 30
万方数据
基于 UWB 信号的隐藏活动目标检测装置和定位算法研究
vi
§4.4 可变延时芯片的电路设计 ....................................... 31
§4.5 相关检测电路的设计 ........................................... 32
§4.5.1 相关检测电路 ........................................... 32
§4.5.2 放大和积分微分电路 ..................................... 35
§4.5.3 元件参数选择 ........................................... 36
§4.5.4 相关检测电路的仿真 ..................................... 38
§4.6 本章小结 ..................................................... 40
第五章 电路硬件的制作和调试 ........................................... 41
§5.1 电路板的制作 ................................................. 41
§5.2 硬件的测试 ................................................... 41
§5.2.1 可变延时电路的测试 ..................................... 41
§5.2.2 相关检测电路的测试 ..................................... 44
§5.3 本章小结 ..................................................... 46
第六章 结束语 ......................................................... 47
致谢 .................................................................. 48
参考文献 .............................................................. 49
万方数据
基于 UWB 信号的隐藏活动目标检测装置和定位算法研究
1
第一章 绪论
§1.1 引言
雷达这个名称是美国海军 1940 年在第二次世界大战中使用的一个保密代号,它
是“无线电探测和测距”(Radio Detection and Ranging)的英文缩写。大多数雷达的基
本构成形式都非常相似,如图 1.1 所示。雷达有着广泛的用途,它的基本任务是探测
感兴趣的目标,并从中提取诸如目标位置、距离、角坐标、速度和反射特征等方面的
信息
[1]
。
发射的电磁波
接收的电磁波
天线
收发转换开关
发射机
噪声
接收机
显示器
信号处理机
图 1.1 雷达系统示意图
随着科技的进步,现代战争的发展,雷达作为获取空间信息的重要手段,在战场
上起着越来越重要的作用。通常,它要求被测目标和雷达天线处于同一个自由空间,
两者之间没有屏蔽性质的障碍。然而大规模城区巷战的发展、武器隐身技术的进步和
现代反恐战争的出现,对雷达的探测性能和使用范围提出了更高、更新的要求。能对
叶簇、地表甚至墙壁、建筑、堡垒等非电磁透明介质屏障进行穿透探测并分辨遮蔽目
标的雷达已经引起研究人员越来越多的关注
[2 , 3 , 4]
,穿墙探测雷达(Through-Wall
Surveillance Radar)是实现上述功能的典型系统
[5,6]
,它能够穿透非金属墙壁,并对墙
壁后面的运动目标进行探测、定位和跟踪,从而较大程度地提高反恐斗争和城区作战
人员的态势感知、侦察、探测和生存能力。
§1.2 研究背景及意义
超宽带穿墙探测雷达(UWB-TWSR)是一种能够穿透墙壁等非金属介质,对建
筑物内运动的人员以及其它隐藏活动目标进行探测、跟踪和定位的超宽带雷达系统。
通常它与探测对象之间存在某种介质屏障(非空气介质,本文所讨论的是墙壁),该介
万方数据
基于 UWB 信号的隐藏活动目标检测装置和定位算法研究
2
质屏障使雷达和目标处于不同的自由空间,并且阻断了可见光谱、红外线和部分高频
电磁波。由于这种体制的雷达发射信号的频带极宽,使其在目标识别、探测隐蔽目标
和目标成像等领域显示出巨大的潜力。在 UHF/VHF 频段,已研制出机载 UWB-SAR
成像雷达系统,对树丛隐蔽目标的实验初步显示出其威力。在目标特性的研究方面,
由于它的超宽带和高分辨率特性,可获得复杂目标的精细回波响应,对目标识别极为
有利
[7-9]
。
随着现代军事技术的发展和新出现的反恐战争的需要,越来越多的军事研究人员
意识到大规模的城区巷战将成为未来地区冲突和局部战争中的重要作战形式,如何在
城区巷战中提高作战人员对周边环境(建筑群、堡垒和地下掩体)的态势感知、侦察与
探测的能力已经成为各国军队的迫切需要。同时,随着反恐斗争的深入,如何有效地
对隐藏在建筑物内和障碍物后的恐怖分子和人质进行状态分析和精确定位将很大程
度上决定人质营救的成功率。另外,该技术对在灾害废墟上进行人员的搜索与救援也
有很大帮助。911事件中,隐藏活动目标检测雷达在巨大的废墟堆中帮助救援人员更
迅速地营救伤亡人员发挥了很大作用,也在一些巨大的泥石流灾难中为有效搜索与救
援失踪人员提供了很多帮助。
研究表明
[7-11]
,超宽带雷达具有常规雷达不具备的许多优越性能:
(1)很高的距离分辨率,超宽带雷达通常能达到厘米级的分辨能力;
(2)良好的目标识别能力;
(3)可探测森林、地面、墙壁等物体掩蔽下的目标;
(4)具有低的截获概率,从而对抗电子侦察及干扰;
(5)由于信号带宽极宽,因此不易受电子干扰;
(6)超宽带雷达系统功耗低,体积小利于携带使用。
基于以上超宽带雷达的优越性能,目前普遍认为它在军事、反恐、医疗、警戒、
安检、救灾等领域具有重大的应用前景。
§1.3 国内外研究概况
超宽带雷达由于其特有的高精度成像和穿透功能,受到了世界各国的广泛关注。
美国、俄罗斯等国对超宽带雷达技术开展了长期的基础研究和应用研究,二十世纪九
十年代以前,这方面的研究主要包括:超宽带系统分析、应用建模和信号处理方法,
发展和研制超宽带雷达的关键部件(UWB 信号源、超宽带天线、超宽带接收机等),
在实验室和外场进行超宽带雷达系统测量试验,进行系统性能评估等。
在二十世纪九十年代初,受海湾战争的启示,各国都加快了对超宽带雷达系统的
研制开发。在叶簇穿透(FOPEN)和地表穿透(GPEN)方面,超宽带雷达技术发展很快,
目前已有多种实验系统,其中典型系统有美国斯坦福研究所(SRI)研制的 FOPEN-I、
万方数据
剩余53页未读,继续阅读
资源评论
programhh
- 粉丝: 8
- 资源: 3838
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功