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穿墙雷达室内多静止目标成像方法研究
摘要：
随着人们对室内环境认知的不断深入，对室内多静止目标的检测需求也越来越大。穿墙雷达技术可以实现室内非接触式的目标检测，但针对多静止目标的成像方法仍然是一个难题。本文对室内穿墙雷达多静止目标成像方法进行了研究，提出了基于后期处理的成像方法和基于多通道成像的方法。通过实验验证了这两种方法的有效性。
关键词：穿墙雷达；室内目标检测；多静止目标；成像方法；后期处理；多通道成像
Abstract:
Withthedeepeningofpeople'sunderstandingofindoorenvironment,thedemandforthedetectionofmultiplestationarytargetsinindoorareasisincreasing.Through-wallradartechnologycanachievenon-contacttargetdetectioninindoorareas,buttheimagingmethodformultiplestationarytargetsisstillachallenge.Thispaperstudiestheimagingmethodsofthrough-wallradarformultiplestationarytargetsinindoorareasandproposestwomethods:thepost-processing-basedimagingmethodandthemulti-channelimagingmethod.Thevalidityofthesetwomethodswasverifiedthroughexperiments.
Keywords:through-wallradar;indoortargetdetection;multiplestationarytargets;imagingmethods;post-processing;multi-channelimaging
一、导言
室内目标检测是建筑安全、环境检测、救援等方面的重要技术。传统的室内目标检测方法主要依赖于摄像头、红外线探测器等装备。然而，它们都存在一定的局限性，如容易受到遮挡、阴影等因素的影响，适应性较差。
穿墙雷达技术是一种非接触式的室内目标检测技术。它可以穿透建筑物的墙壁、天花板等障碍物，实现对室内目标的检测。因此，穿墙雷达技术被广泛研究和应用于公共安全、建筑安全、救援等领域。
但穿墙雷达技术在解决室内目标检测问题时还存在一些挑战。比如，它需要处理多目标、杂波干扰和散射噪声等问题。本文主要研究室内多静止目标的成像方法，探讨如何在穿墙雷达技术中实现对室内多静止目标的高效成像。本文提出了基于后期处理和基于多通道成像的两种室内多静止目标成像方法，并通过实验验证了它们的有效性。
二、穿墙雷达技术
穿墙雷达技术是一种通过物体后反射或散射的电磁波信号来探测物体的技术。该技术主要应用于目标检测、人员定位、建筑物结构检测和信号传输等领域。它可以穿透大多数材料，如混凝土墙、砖墙、木质结构等。
穿墙雷达技术的原理是将无线电波发射到障碍物上，然后检测反射信号。其中，主要配备了一组天线，分别用于发射和接收信号。系统通过对反射信号进行信号处理、滤波、放大等操作，进而得到障碍物的位置和形状信息。
三、室内多静止目标成像方法
3.1基于后期处理的成像方法
后期处理是穿墙雷达技术中常用的信号处理方法，通过对反射信号进行滤波、去噪、特征提取等处理，以减小抗干扰能力，提高目标检测的精确度。
在实际应用中，如果通过穿墙雷达获得的信号是经过一定的加工处理后的，那么就可以将它们用于目标提取和成像。具体的成像步骤如下：
（1）数据采集
穿墙雷达系统送出的是脉冲信号，观察到的反射信号也是脉冲信号。使用高速ADC板采集。
（2）反射信号处理
对采集到的反射信号进行数学处理，包括时域处理和频域处理，以提高信号的信噪比和区分台阶目标的能力。具体操作可以通过滤波、类型转换、去噪等操作实现。
（3）目标提取
通过图形处理技术提取出目标的几何形状和大小，以及物体的电磁特性。本研究使用经验模态分解法（EMD）和小波变换（WT）等方法，对处理过的反射信号进行分析。
（4）成像
通过成像算法将获得的目标信号转换为图像，得到室内多静止目标的成像。本研究采用了散点成像（SPI）和基于光流的成像方法等，对成像结果进行分析和比较。
3.2基于多通道成像的方法
穿墙雷达系统传输的信号是经过无线电波频率调制（FM）的。可以通过设计不同的调制信号、不同的调制频率，加入相位控制等方法，实现对多目标的成像。
本研究中，我们使用了基于超宽带脉冲的穿墙雷达系统（UWB-PLE）进行室内多静止目标成像。针对该系统，