穿墙成像雷达杂波抑制与目标检测技术研究

【摘要】：穿墙成像雷达能够对隐藏在非透明障碍物后的目标进行穿透探测,从而获得目标区域的高分辨图像,因此在反恐维稳、灾后救援等军事和民用领域都具有重要的应用价值,是当前研究热点之一。对于穿墙成像雷达而言,实现隐蔽目标的高分辨成像是评价系统性能的重要指标。然而雷达系统在对墙后目标进行探测的过程中,电磁波需要至少两次穿透墙体,加之目标电磁散射特性通常较弱,致使目标回波往往湮没在大量的杂波中,从而使目标信息的获取变得复杂。因此,杂波抑制以及目标检测成为穿墙成像雷达的关键技术,不仅有利于提高成像质量,而且为后续的目标识别等处理奠定了基础。本文在分析穿墙成像雷达探测基本原理的基础上,建立了电磁波介质穿透传输模型,给出了墙体与目标的回波形式,并分析了墙体杂波对穿墙雷达成像的影响。在此基础上,研究了统计方法在杂波抑制中的应用,同时对统计方法之间的关系进行了分析。针对子空间选择这一关键问题,提出了一种不需要任何先验信息的新的目标子空间判定准则,解决了传统方法的局限性,能够有效地提取出目标回波。通过对雷达回波的进一步分析,同时结合天线阵列配置及墙体先验知识,推导出墙体和目标的空域特征,并通过参数化建模和电磁建模进行验证,根据两者的差异,提出了一种基于空域特征的墙体杂波抑制方法,在保证尽可能消除墙体杂波的同时而几乎不影响目标回波。受穿墙成像雷达复杂工作环境的影响,尽管抑制了墙体杂波,残留杂波可能依然会使目标图像无法凸显。针对穿墙应用中最受到广泛关注的人体目标,结合其运动连续性,提出了基于多帧图像的人体目标检测方法,同时根据人体运动速度、方向等先验知识,设置加权系数以减小搜索范围,大大降低了运算量。
【关键词】：多输入多输出 穿墙成像雷达 杂波抑制 目标检测 统计方法 空域特征 检测前跟踪 动态规划
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN957.52