近年來,自然或人為災(zāi)害等各類突發(fā)事件的潛在危險(xiǎn)與日俱增,一旦發(fā)生,將會(huì)造成人民生命財(cái)產(chǎn)的巨大損失。國(guó)內(nèi)外多次大震后搶救生命的事實(shí)證明:對(duì)壓埋人員搶救愈及時(shí),救生、救活的可能性愈大。因此,為確保在緊急救援中用最短的時(shí)間找到被困人員,采用各種方法和手段來獲取生命信號(hào)并進(jìn)行分析,從而判定生命體的存在與否,存活與否。開展先進(jìn)的生命救助探測(cè)與定位方法研究,具有十分重要的意義。本文提出用超寬帶(UWB)電磁法進(jìn)行地下目標(biāo)體探測(cè)或穿墻探測(cè)的方法。即使用電磁脈沖進(jìn)行生命救助探測(cè)與定位方法研究,它體現(xiàn)了瞬態(tài)電磁場(chǎng)理論、窄脈沖信號(hào)發(fā)射技術(shù)、高速采樣技術(shù)、UWB天線和信號(hào)處理技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域的研究成果,具有模擬精確、無損傷、分辨率高和探測(cè)深度大(或穿透能力強(qiáng))等優(yōu)點(diǎn)。首先分析了UWB電磁脈沖信號(hào)的產(chǎn)生,討論了超寬帶信號(hào)的輻射和時(shí)域測(cè)量技術(shù),重點(diǎn)討論了沖擊脈沖超寬帶雷達(dá)的探測(cè)原理,同時(shí)分析了超寬帶雷達(dá)對(duì)人體目標(biāo)的測(cè)量方法及原理。針對(duì)探測(cè)中分辨率和探測(cè)深度雙提高要求,研究了自由空間中的電磁波輻射及衰減特性,研究分析超寬帶電磁波場(chǎng)的特征。通過對(duì)數(shù)學(xué)物理方程的計(jì)算和計(jì)算機(jī)模擬,研究了超寬帶電磁脈沖的產(chǎn)生機(jī)理和傳播特性,分析了一般時(shí)空源分布近遠(yuǎn)場(chǎng)超寬帶電磁輻射特點(diǎn)和規(guī)律,完成超寬頻帶電磁脈沖的場(chǎng)分析、散射波特性分析。從電磁波對(duì)介質(zhì)的穿透現(xiàn)象出發(fā),分析了電磁波穿透介質(zhì)的機(jī)理,并對(duì)超寬帶電磁波在有耗介質(zhì)中的波場(chǎng)特征及衰減特性進(jìn)行了研究,最后對(duì)電磁波傳播參數(shù)與介質(zhì)電性質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行了分析。在地下有耗介質(zhì)里的傳播特征、能量分布特征、分辨率與探測(cè)深度、發(fā)射電磁脈沖的時(shí)寬或頻寬與回波中有效信息量的關(guān)系等基礎(chǔ)理論問題;開展了用超寬帶電磁脈沖對(duì)地下介質(zhì)的高分辨率探測(cè)研究,使用有限面積的口徑天線,饋入大功率、窄脈沖信號(hào),以同時(shí)提高探測(cè)深度和分辨率。用高階時(shí)域有限差分(FDTD)法對(duì)任意復(fù)雜地下介質(zhì)模型和穿墻生命探測(cè)的理論模型進(jìn)行數(shù)值模擬,揭示了窄脈沖電磁波在復(fù)雜介質(zhì)里的傳播規(guī)律和目標(biāo)的脈沖響應(yīng)特征;對(duì)超寬帶信號(hào)源特征、超寬帶電磁波的FDTD方法及吸收邊界處理方法、進(jìn)行了超寬帶電磁波在地下介質(zhì)中的波場(chǎng)模擬,根據(jù)模擬結(jié)果,分析了超寬帶在地下介質(zhì)的傳播特征、分辨率、探測(cè)深度和能流密度分布特征。實(shí)現(xiàn)了任意復(fù)雜介質(zhì)的UWB電磁波場(chǎng)模擬。直觀顯示了UWB電磁波在幾種典型地下探測(cè)模型和地面上穿墻探測(cè)人體模型里的傳播過程,解釋了電磁波與有耗地下介質(zhì)的相互作用機(jī)理;分析了天線參數(shù)和地電參數(shù)對(duì)輻射場(chǎng)性能的影響,進(jìn)而討論了UWB電磁法的分辨率和探測(cè)深度等問題,為UWB電磁法的解釋和走向?qū)嶋H提供理論指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：X4;TN958
【部分圖文】：

圖 2-1 超寬帶定義示意圖定義，我們把近乎單一頻譜的雷達(dá)電磁波信號(hào)帶電磁波，而把頻譜帶寬較寬，但達(dá)不到超寬帶（寬帶。如圖 2-1 為超寬帶定義示意圖，圖中表示的寬帶的示意圖，一般用用參量譜分布數(shù)值下降 3d率的上限頻率 fH和下限頻率 fL，這時(shí)就是電磁波電磁波頻譜分布的角度出發(fā)，也有把參量譜分布確定為頻帶寬度的上下限。全是從電磁波頻譜分布數(shù)值來考慮的窄帶、寬帶和帶信號(hào)來探測(cè)目標(biāo)時(shí)，我們還得考慮從目標(biāo)位置和影響電磁波的帶寬特性。例如如果選取 30GHzHf 1 .0。這時(shí) 很大了，應(yīng)該可以認(rèn)定為超寬帶，目標(biāo)的探測(cè)信號(hào)，低頻信號(hào)部分無法使用。由此我

的、使其對(duì)生命目標(biāo)是無損的、特別便于對(duì)生命目標(biāo)識(shí)別的電磁信號(hào)。經(jīng)過前期理論及對(duì)超寬帶雷達(dá)編碼信號(hào)的研究，本文認(rèn)為超寬帶探測(cè)雷達(dá)是一個(gè)特殊超寬帶信號(hào)的發(fā)射、接收、處理系統(tǒng)。原理框圖如圖2-6。

2.3 超寬帶雷達(dá)探測(cè)生命體原理超寬帶生命探測(cè)雷達(dá)采用沖激脈沖體制實(shí)現(xiàn)，利于硬件設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)極短時(shí)間窄脈沖作為電磁波輻射波形。圖2-7所示是一個(gè)脈沖超寬帶雷達(dá)的基本組成圖，包括脈沖生成器、采樣控制器和數(shù)據(jù)處理器，并有時(shí)變?cè)鲆婧偷驮肼暦糯箅娐�。該體制的超寬帶雷達(dá)已日趨成熟，目前可以實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度（時(shí)間持續(xù)期）一般都在 0.25ns~2ns 的范圍，甚至可能更短一些。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 華烽;多頻/寬帶天線的研究與設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2808304