【摘 要】
:
非接触式生命体征探测雷达通过提取人体目标的生命体征信号以准确识别人体目标的位置、生理状态等参数。相比传统的非接触式视频、音频传感器,非接触式生命体征探测雷达因具有环境适应性好、穿透性强、无隐私问题等优势而成为现代雷达领域与生物医学传感领域的交叉研究热点。研究非接触式生命体征探测雷达对于居家健康监护及反恐救援等应用具有重要现实意义。然而,基于非接触式生命体征探测雷达的人体目标识别领域仍存在许多可改进
论文部分内容阅读
非接触式生命体征探测雷达通过提取人体目标的生命体征信号以准确识别人体目标的位置、生理状态等参数。相比传统的非接触式视频、音频传感器,非接触式生命体征探测雷达因具有环境适应性好、穿透性强、无隐私问题等优势而成为现代雷达领域与生物医学传感领域的交叉研究热点。研究非接触式生命体征探测雷达对于居家健康监护及反恐救援等应用具有重要现实意义。然而,基于非接触式生命体征探测雷达的人体目标识别领域仍存在许多可改进的问题,如穿墙多人体目标检测、人体目标二维(2-D)成像、人体目标间身份辨识等。本文围绕上述热点问题展开基于非接触式生命体征探测雷达的人体目标识别理论及技术的研究。本文主要研究工作及创新点包括:(1)针对穿墙雷达多目标生命体征探测中存在的相互干扰、信号混叠等问题,本文对穿墙多目标生命体征分离技术进行研究,并提出一种基于变分模态分解(VMD)的穿墙多目标时变生命体征分离算法。本算法充分考虑墙后人体目标的位置及呼吸状况,通过对回波信号进行模态分解与时频分析,不仅可对墙后多目标进行准确定位,并且可对同距离门内多目标的时变呼吸信号进行有效分离。实验结果表明,对比传统生命体征检测算法,本算法可在穿墙的情况下有效分离出三个人体目标的生命体征信号,表现出在处理穿墙多目标时变生命体征信号的混叠问题时的良好性能和适用性。(2)针对移动雷达平台下的人体目标识别问题,本文对SAR成像中的人体目标识别技术进行研究,并提出一种基于移动双模式雷达的人体目标识别算法。通过使用无人机载双模式调频连续波(FMCW)雷达,本算法在FMCW模式获取全场景SAR成像的基础上,使用单频CW模式对移动场景中存在的呼吸信号进行时频分析,以此识别场景中人体目标的2-D定位。实验结果表明,对照传统SAR成像结果,本算法不仅可对大范围场景进行拼接SAR成像,同时也可实现单个人体目标的2-D成像及其呼吸信号的有效检测。(3)针对双模式雷达人体目标识别算法中存在的检测复杂度高、多目标识别困难的问题,本文接着提出一种基于移动单模式雷达的人体目标自动识别算法。本算法使用单模式FMCW雷达,简化了硬件和信号处理的步骤,并创新性的通过对人体目标呼吸循环的提取与分析,达到对人体目标进行自动识别的目的。实验结果表明,对照基于移动双模式雷达的人体目标识别算法,本算法不仅可在FMCW SAR成像中实现多个人体目标的检测、方位向二目标中的人体目标识别以及复杂室外场景中的人体目标识别,并且可获取其完整的呼吸波形。显示应用于城市救援中的巨大潜力。(4)针对人体目标间的身份辨识问题,本文对不同人体目标的呼吸特征进行研究,并提出一种基于呼吸特征的人体目标间身份辨识算法。通过充分考虑人体目标间呼吸信号存在的差异,本算法通过获取训练集中多目标的持续呼吸信号,并从呼吸的病理特征中提取16种有效呼吸特征,最后建立训练模型进行人体目标间的身份辨识。实验结果表明,本算法在有监督学习的情况下,可仅通过呼吸信号的提取与分析,对多个人体目标的身份信息进行辨识,高达93.3%的准确率进一步说明本算法的稳定性与有效性。
其他文献
正弦信号的参数估计在军事、电力、生物医学等许多领域有着广泛的应用,因而得到了研究者的高度重视并涌出现大量估计算法。像快速傅里叶变换(FFT)等经典方法已被广泛应用于实际工程中并取得了很好的结果。近年来,正弦信号的参数估计问题在控制领域也受到越来越多的关注,比如在处理线性(非线性)系统的扰动抑制或者柔性机器人的振动抑制等问题时,具有渐近收敛性质以及一定稳定性能的参数估计器往往是必不可少的工具。基于此
毫米波近程探测技术因其在恶劣气候条件下具有潜在优势,加上毫米波固态器件技术的发展,在多个领域得到了广泛的应用。但是在雨、雪、烟雾、和霾等恶劣工作环境下,毫米波近程探测系统获得的信号会受到噪声的严重干扰,系统探测精度等性能会受到很大影响。因此,信号去噪技术成为毫米波精确探测系统不可缺少的一个组成部分,良好的噪声处理技术可以提高探测系统的性能。现有的线性去噪技术对低信噪比条件下毫米波近程探测系统信号的
随着空间电磁环境的复杂化和各类无线应用场景的多样化,对射频系统的设计提出了高性能、可重构、小型化等新要求。天线作为收发前端,其性能直接影响系统功能的实现,因而关于高性能天线的研究成为重要的研究方向。特别是相控阵和数字阵列技术的发展,大大提升了天线波束扫描的灵活性。传统相控阵天线分布于三维空间,通过控制单元的位置排布、激励幅度和相位实现特定的波束综合。然而实际系统应用往往需要兼顾多种性能要求,为了提
随着手机、笔记本电脑等便携式电器的普及,以及近几年来互联网技术和新型智能化电子产品的快速发展,非挥发性存储器在整个半导体行业中有着不可替代的关键作用。目前市场上的非挥发性存储器以闪存(Flash)为主,占半导体存储器市场的很大份额。随着半导体技术不断向前推进,闪存遇到严重的技术瓶颈,科学界和工业界对下一代非挥发性存储器技术正在投入大量的研究。许多结果表明,阻变存储器(RRAM)是下一代存储器的有力
随着科学技术的发展,位置信息已经成为现代社会生活中不可或缺的基础性信息,车辆导航、手机定位、武器制导等都离不开精确的位置信息。传统的单一依靠卫星导航系统的方法已经不能满足实际的需求,卫星/惯性深组合导航已经成为导航领域的研究热点和最有前景的技术之一,深组合系统具有定位精度高、动态性能好、抗干扰能力强等优点。本文以国家自然科学基金和某国防重点项目为背景,以矢量接收机/惯性深组合导航系统为研究对象,主
随着5G通信技术的飞速发展,无线通信系统对天线的性能也提出了近乎苛刻的要求。高效率、宽带、高增益、低剖面、多功能已经成为现代毫米波天线的发展趋势。蓬勃发展的移动互联网应用市场,要求作为射频前端的天线在尽量不影响天线辐射性能的前提下,既在尺寸上做减法,又在功能上做加法,从而满足各类应用场景下对于移动性和功能性的需求。因此,本论文在现有小型化天线设计方法的基础上,针对现有设计方法存在的结构复杂、带宽窄
与相控阵雷达相比,MIMO雷达能够利用波形分集获得更好的参数识别、干扰抑制以及目标检测等方面的性能,受到了国内外雷达学者的广泛关注。利用波形分集带来的优势,MIMO雷达波束形成研究内容包括发射波束形成和自适应波束形成。目前,国内外学者对MIMO雷达波束形成的研究已经取得了一些成果,然而针对不同的工作环境,仍然存在一些问题尚未解决。其中,当发射导向矢量失配时,发射方向图将会产生畸变,降低发射方向图设
随着隐身技术的发展,雷达对于微弱目标检测能力的要求越来越高。对于线性调频(Linear Frequency Modulated,LFM)脉冲体制雷达,延长积累时间通常可以提高输出信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR),但是在长时间观测情况下,运动目标的回波能量会跨越多个距离单元,造成距离徙动现象。此外,机动目标的回波能量还会在慢时间维跨越多个多普勒频率单元,造成多普勒频率徙动
随着社交网站(例如,Facebook、You Tube、Instagram等)和数字电子设备(诸如数码相机、手机等)的普及,互联网上的视频、图像、文本等多媒体数据呈现爆炸式的增长,如何从海量多媒体数据中快速并且准确地搜索出用户所需要的多媒体数据变得极其具有挑战性。此外,多媒体数据往往使用高维的特征表示,不同的特征表示又具有不同的数据结构,由此产生的多媒体数据间的异构性也是一个难题。为此,如何有效地
随着摩登电子时代的发展,电子皮肤、可伸缩电路器件等柔性可穿戴的电子器件在我们日常生活中发挥着越来越大的作用。光电探测器作为一类传感器,可用来进行信息传输,在军事探测、生物传感、光通信等方面已经有了广泛应用,因此实现光电探测器的柔性可穿戴应用具有重要意义。实现柔性可穿戴主要有两种策略,构筑纤维状或者薄膜状的柔性器件。纤维本身具有轻质、柔韧并且容易编织的特点,可以实现可穿戴应用,因而构筑纤维状光电探测