基于穿透式生命探測雷達(dá)描述人體運(yùn)動軌跡
2014-07-29 01:49孫學(xué)燕
中國新通信 2014年4期
孫學(xué)燕
【摘要】 本文給出了某型號穿透式生命探測雷達(dá)的另一種應(yīng)用方式，給出了利用雷達(dá)探測人體運(yùn)動軌跡的方法，文章首先分析了這種方法的可行性，接著說明了運(yùn)動軌跡探測的整個信號處理流程并給出實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。最后對基于這種方法得到的運(yùn)動軌跡圖像進(jìn)行點(diǎn)跡處理以達(dá)到更好的顯示效果。
【關(guān)鍵詞】 生命探測 人體運(yùn)動軌跡 點(diǎn)跡處理
一、引言
受體制特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)限制，線性調(diào)頻連續(xù)波（LMFCW）雷達(dá)在探測生命體存在與否時，由于呼吸和心跳運(yùn)動引起的多普勒頻率很小，在時域和頻域內(nèi)與回波信號相混。接收機(jī)很難正確分辨。很容易造成雷達(dá)虛警。
在此基礎(chǔ)上，我們考慮用探測人體運(yùn)動軌跡的辦法來間接的判斷生命體存在與否。由于人在運(yùn)動時的多普勒頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于呼吸和心跳引起的多普勒頻率，從而可以有效的減少地物雜波引起的干擾。通過正確的描述人體的運(yùn)動軌跡，證明生命體的存在。
二、運(yùn)動軌跡探測原理
在傳統(tǒng)的連續(xù)波生命探測雷達(dá)中，接收機(jī)接收到回波信號后，通過提取由人體呼吸和心跳產(chǎn)生的多普勒頻率來判斷生命體的存在與否。由于多普勒頻率很低，接收機(jī)在濾波時提取的是接近零頻的低頻信號。而人體在運(yùn)動時，由于人的運(yùn)動速度明顯大于呼吸和心跳引起的體表運(yùn)動速度。由此產(chǎn)生的多普勒頻率也隨之變大。所以此時在雷達(dá)接收機(jī)中，我們由原本的提取低頻信號變?yōu)樘崛“\(yùn)動引起的多普勒頻率的中頻信號。
在雷達(dá)接收機(jī)中，對應(yīng)的硬件變化為帶通濾波器的通帶中心頻率改變以及后續(xù)相應(yīng)的改變。
上式中第一項(xiàng)是距離差頻，與目標(biāo)距離成正比，第二項(xiàng)是多普勒頻率，與目標(biāo)速度成正比?？梢钥闯觯瑢τ谙噜彽膾哳l周期，對于固定雜波，那么其頻率也是固定的；而對于運(yùn)動目標(biāo)，其頻率是變化的，因此，將相鄰兩個掃頻周期的差拍頻域信號相減，就可以消除雜波，實(shí)現(xiàn)MTI。
為了進(jìn)一步提高信噪比，可以在MTI之后采用多普勒濾波器組。在數(shù)字域，多普勒濾波器組也可以采用FFT實(shí)現(xiàn)。距離FFT，得到的是對應(yīng)目標(biāo)距離的差拍頻譜，一根譜線對應(yīng)一個距離單元，相當(dāng)于MTD中的距離選通；將同一距離單元中相鄰掃頻周期的差拍頻譜采樣點(diǎn)相減，得到的是固定雜波得到控制的頻譜信號，相當(dāng)于MTD中的對消；速度FFT處理將同一距離單元每個掃頻周期對消后的差拍頻譜采樣點(diǎn)進(jìn)行FFT變換，得到的是該距離單元內(nèi)所有動目標(biāo)的多普勒頻率，相當(dāng)于MTD中的多普勒濾波器組。經(jīng)過上述的距離FFT-MTI-速度FFT，可以有效抑制地物雜波并將不同距離和不同速度的運(yùn)動目標(biāo)分辨開來。
三、檢測結(jié)果及點(diǎn)跡處理
根據(jù)以上原理以及適當(dāng)?shù)膮?shù)選擇，我們可以測得在雷達(dá)距墻1m的情況下，得到實(shí)際的運(yùn)動軌跡如圖2所示。
其中橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為目標(biāo)離雷達(dá)的距離。由圖中可以看出，該算法可以基本正確的反映目標(biāo)的運(yùn)動軌跡。但是測得的結(jié)果中仍然存在很多的虛點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，我們對現(xiàn)有點(diǎn)跡進(jìn)行處理，使得結(jié)果更加準(zhǔn)確。
針對已經(jīng)得到的點(diǎn)跡圖，我們主要進(jìn)行的是虛假點(diǎn)的濾除。
濾除的原則為首先判斷運(yùn)動軌跡中所含有的目標(biāo)數(shù)目，具體方法如下：
（1）統(tǒng)計(jì)在每個時刻點(diǎn)達(dá)到門限值的的點(diǎn)數(shù)，保留在縱向連續(xù)六個點(diǎn)以上超過門限值的軌跡，其余濾除。
（2）統(tǒng)計(jì)所有時刻點(diǎn)上連續(xù)的軌跡段的數(shù)目。如果超過2/3以上都分為N段，我們認(rèn)為是N個目標(biāo)，只有一段我們認(rèn)為是一個目標(biāo)。
在確定目標(biāo)個數(shù)以后，我們針對每個時刻點(diǎn)上的軌跡進(jìn)行處理，除去前一步我們確認(rèn)的不屬于軌跡的部分，將其余的正常顯示。
處理后的運(yùn)動軌跡如圖3所示。
四、結(jié)束語
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，利用穿透式生命探測雷達(dá)，可以正確的探測人體運(yùn)動軌跡從而判斷生命體的存在與否。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 丁鷺飛，耿富錄. 雷達(dá)原理. 西安電子科技大學(xué)出版社，1995
[2] “Moving Target Detector”AD/A 114709endprint
【摘要】 本文給出了某型號穿透式生命探測雷達(dá)的另一種應(yīng)用方式，給出了利用雷達(dá)探測人體運(yùn)動軌跡的方法，文章首先分析了這種方法的可行性，接著說明了運(yùn)動軌跡探測的整個信號處理流程并給出實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。最后對基于這種方法得到的運(yùn)動軌跡圖像進(jìn)行點(diǎn)跡處理以達(dá)到更好的顯示效果。
【關(guān)鍵詞】 生命探測 人體運(yùn)動軌跡 點(diǎn)跡處理
一、引言
受體制特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)限制，線性調(diào)頻連續(xù)波（LMFCW）雷達(dá)在探測生命體存在與否時，由于呼吸和心跳運(yùn)動引起的多普勒頻率很小，在時域和頻域內(nèi)與回波信號相混。接收機(jī)很難正確分辨。很容易造成雷達(dá)虛警。
在此基礎(chǔ)上，我們考慮用探測人體運(yùn)動軌跡的辦法來間接的判斷生命體存在與否。由于人在運(yùn)動時的多普勒頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于呼吸和心跳引起的多普勒頻率，從而可以有效的減少地物雜波引起的干擾。通過正確的描述人體的運(yùn)動軌跡，證明生命體的存在。
二、運(yùn)動軌跡探測原理
在傳統(tǒng)的連續(xù)波生命探測雷達(dá)中，接收機(jī)接收到回波信號后，通過提取由人體呼吸和心跳產(chǎn)生的多普勒頻率來判斷生命體的存在與否。由于多普勒頻率很低，接收機(jī)在濾波時提取的是接近零頻的低頻信號。而人體在運(yùn)動時，由于人的運(yùn)動速度明顯大于呼吸和心跳引起的體表運(yùn)動速度。由此產(chǎn)生的多普勒頻率也隨之變大。所以此時在雷達(dá)接收機(jī)中，我們由原本的提取低頻信號變?yōu)樘崛“\(yùn)動引起的多普勒頻率的中頻信號。
在雷達(dá)接收機(jī)中，對應(yīng)的硬件變化為帶通濾波器的通帶中心頻率改變以及后續(xù)相應(yīng)的改變。
上式中第一項(xiàng)是距離差頻，與目標(biāo)距離成正比，第二項(xiàng)是多普勒頻率，與目標(biāo)速度成正比。可以看出，對于相鄰的掃頻周期，對于固定雜波，那么其頻率也是固定的；而對于運(yùn)動目標(biāo)，其頻率是變化的，因此，將相鄰兩個掃頻周期的差拍頻域信號相減，就可以消除雜波，實(shí)現(xiàn)MTI。
為了進(jìn)一步提高信噪比，可以在MTI之后采用多普勒濾波器組。在數(shù)字域，多普勒濾波器組也可以采用FFT實(shí)現(xiàn)。距離FFT，得到的是對應(yīng)目標(biāo)距離的差拍頻譜，一根譜線對應(yīng)一個距離單元，相當(dāng)于MTD中的距離選通；將同一距離單元中相鄰掃頻周期的差拍頻譜采樣點(diǎn)相減，得到的是固定雜波得到控制的頻譜信號，相當(dāng)于MTD中的對消；速度FFT處理將同一距離單元每個掃頻周期對消后的差拍頻譜采樣點(diǎn)進(jìn)行FFT變換，得到的是該距離單元內(nèi)所有動目標(biāo)的多普勒頻率，相當(dāng)于MTD中的多普勒濾波器組。經(jīng)過上述的距離FFT-MTI-速度FFT，可以有效抑制地物雜波并將不同距離和不同速度的運(yùn)動目標(biāo)分辨開來。
三、檢測結(jié)果及點(diǎn)跡處理
根據(jù)以上原理以及適當(dāng)?shù)膮?shù)選擇，我們可以測得在雷達(dá)距墻1m的情況下，得到實(shí)際的運(yùn)動軌跡如圖2所示。
其中橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為目標(biāo)離雷達(dá)的距離。由圖中可以看出，該算法可以基本正確的反映目標(biāo)的運(yùn)動軌跡。但是測得的結(jié)果中仍然存在很多的虛點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，我們對現(xiàn)有點(diǎn)跡進(jìn)行處理，使得結(jié)果更加準(zhǔn)確。
針對已經(jīng)得到的點(diǎn)跡圖，我們主要進(jìn)行的是虛假點(diǎn)的濾除。
濾除的原則為首先判斷運(yùn)動軌跡中所含有的目標(biāo)數(shù)目，具體方法如下：
（1）統(tǒng)計(jì)在每個時刻點(diǎn)達(dá)到門限值的的點(diǎn)數(shù)，保留在縱向連續(xù)六個點(diǎn)以上超過門限值的軌跡，其余濾除。
（2）統(tǒng)計(jì)所有時刻點(diǎn)上連續(xù)的軌跡段的數(shù)目。如果超過2/3以上都分為N段，我們認(rèn)為是N個目標(biāo)，只有一段我們認(rèn)為是一個目標(biāo)。
在確定目標(biāo)個數(shù)以后，我們針對每個時刻點(diǎn)上的軌跡進(jìn)行處理，除去前一步我們確認(rèn)的不屬于軌跡的部分，將其余的正常顯示。
處理后的運(yùn)動軌跡如圖3所示。
四、結(jié)束語
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，利用穿透式生命探測雷達(dá)，可以正確的探測人體運(yùn)動軌跡從而判斷生命體的存在與否。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 丁鷺飛，耿富錄. 雷達(dá)原理. 西安電子科技大學(xué)出版社，1995
[2] “Moving Target Detector”AD/A 114709endprint
【摘要】 本文給出了某型號穿透式生命探測雷達(dá)的另一種應(yīng)用方式，給出了利用雷達(dá)探測人體運(yùn)動軌跡的方法，文章首先分析了這種方法的可行性，接著說明了運(yùn)動軌跡探測的整個信號處理流程并給出實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。最后對基于這種方法得到的運(yùn)動軌跡圖像進(jìn)行點(diǎn)跡處理以達(dá)到更好的顯示效果。
【關(guān)鍵詞】 生命探測 人體運(yùn)動軌跡 點(diǎn)跡處理
一、引言
受體制特點(diǎn)以及相關(guān)技術(shù)限制，線性調(diào)頻連續(xù)波（LMFCW）雷達(dá)在探測生命體存在與否時，由于呼吸和心跳運(yùn)動引起的多普勒頻率很小，在時域和頻域內(nèi)與回波信號相混。接收機(jī)很難正確分辨。很容易造成雷達(dá)虛警。
在此基礎(chǔ)上，我們考慮用探測人體運(yùn)動軌跡的辦法來間接的判斷生命體存在與否。由于人在運(yùn)動時的多普勒頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于呼吸和心跳引起的多普勒頻率，從而可以有效的減少地物雜波引起的干擾。通過正確的描述人體的運(yùn)動軌跡，證明生命體的存在。
二、運(yùn)動軌跡探測原理
在傳統(tǒng)的連續(xù)波生命探測雷達(dá)中，接收機(jī)接收到回波信號后，通過提取由人體呼吸和心跳產(chǎn)生的多普勒頻率來判斷生命體的存在與否。由于多普勒頻率很低，接收機(jī)在濾波時提取的是接近零頻的低頻信號。而人體在運(yùn)動時，由于人的運(yùn)動速度明顯大于呼吸和心跳引起的體表運(yùn)動速度。由此產(chǎn)生的多普勒頻率也隨之變大。所以此時在雷達(dá)接收機(jī)中，我們由原本的提取低頻信號變?yōu)樘崛“\(yùn)動引起的多普勒頻率的中頻信號。
在雷達(dá)接收機(jī)中，對應(yīng)的硬件變化為帶通濾波器的通帶中心頻率改變以及后續(xù)相應(yīng)的改變。
上式中第一項(xiàng)是距離差頻，與目標(biāo)距離成正比，第二項(xiàng)是多普勒頻率，與目標(biāo)速度成正比?？梢钥闯?，對于相鄰的掃頻周期，對于固定雜波，那么其頻率也是固定的；而對于運(yùn)動目標(biāo)，其頻率是變化的，因此，將相鄰兩個掃頻周期的差拍頻域信號相減，就可以消除雜波，實(shí)現(xiàn)MTI。
為了進(jìn)一步提高信噪比，可以在MTI之后采用多普勒濾波器組。在數(shù)字域，多普勒濾波器組也可以采用FFT實(shí)現(xiàn)。距離FFT，得到的是對應(yīng)目標(biāo)距離的差拍頻譜，一根譜線對應(yīng)一個距離單元，相當(dāng)于MTD中的距離選通；將同一距離單元中相鄰掃頻周期的差拍頻譜采樣點(diǎn)相減，得到的是固定雜波得到控制的頻譜信號，相當(dāng)于MTD中的對消；速度FFT處理將同一距離單元每個掃頻周期對消后的差拍頻譜采樣點(diǎn)進(jìn)行FFT變換，得到的是該距離單元內(nèi)所有動目標(biāo)的多普勒頻率，相當(dāng)于MTD中的多普勒濾波器組。經(jīng)過上述的距離FFT-MTI-速度FFT，可以有效抑制地物雜波并將不同距離和不同速度的運(yùn)動目標(biāo)分辨開來。
三、檢測結(jié)果及點(diǎn)跡處理
根據(jù)以上原理以及適當(dāng)?shù)膮?shù)選擇，我們可以測得在雷達(dá)距墻1m的情況下，得到實(shí)際的運(yùn)動軌跡如圖2所示。
其中橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為目標(biāo)離雷達(dá)的距離。由圖中可以看出，該算法可以基本正確的反映目標(biāo)的運(yùn)動軌跡。但是測得的結(jié)果中仍然存在很多的虛點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，我們對現(xiàn)有點(diǎn)跡進(jìn)行處理，使得結(jié)果更加準(zhǔn)確。
針對已經(jīng)得到的點(diǎn)跡圖，我們主要進(jìn)行的是虛假點(diǎn)的濾除。
濾除的原則為首先判斷運(yùn)動軌跡中所含有的目標(biāo)數(shù)目，具體方法如下：
（1）統(tǒng)計(jì)在每個時刻點(diǎn)達(dá)到門限值的的點(diǎn)數(shù)，保留在縱向連續(xù)六個點(diǎn)以上超過門限值的軌跡，其余濾除。
（2）統(tǒng)計(jì)所有時刻點(diǎn)上連續(xù)的軌跡段的數(shù)目。如果超過2/3以上都分為N段，我們認(rèn)為是N個目標(biāo)，只有一段我們認(rèn)為是一個目標(biāo)。
在確定目標(biāo)個數(shù)以后，我們針對每個時刻點(diǎn)上的軌跡進(jìn)行處理，除去前一步我們確認(rèn)的不屬于軌跡的部分，將其余的正常顯示。
處理后的運(yùn)動軌跡如圖3所示。
四、結(jié)束語
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，利用穿透式生命探測雷達(dá)，可以正確的探測人體運(yùn)動軌跡從而判斷生命體的存在與否。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 丁鷺飛，耿富錄. 雷達(dá)原理. 西安電子科技大學(xué)出版社，1995
[2] “Moving Target Detector”AD/A 114709endprint
