近年來人們對身體健康和居家安全的需求日益增長,生命信號監(jiān)測和多運動目標(biāo)探測領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。但目前使用圖像傳感器的探測方法在障礙物較多的復(fù)雜環(huán)境下易被遮擋,且圖像數(shù)據(jù)量大、算法處理較為復(fù)雜。隨著射頻集成電路的快速發(fā)展,擁有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、障礙穿透性好等優(yōu)點的小型化多普勒雷達(dá)傳感器,在民用無線探測領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)的連續(xù)波多普勒雷達(dá)只能探測單一反射物,在缺少先驗信息的情況下,如何進(jìn)行多運動目標(biāo)的盲分離探測仍是一個極具挑戰(zhàn)的難題�；诙嗥绽绽走_(dá)傳感技術(shù),本文對多運動目標(biāo)的盲分離問題進(jìn)行了較為全面和深入的研究。首先,分析了連續(xù)波多普勒雷達(dá)探測和盲分離技術(shù)的原理,并設(shè)計實現(xiàn)了基于數(shù)字低中頻構(gòu)架的SIMO連續(xù)波多普勒雷達(dá)傳感系統(tǒng)和分布式MIMO微多普勒傳感器。然后,本文提出了一種稱為two-step的兩步分離算法,即先運用獨立成分分析對復(fù)數(shù)形式的基帶信號進(jìn)行盲分離,隨后用線性相位解調(diào)技術(shù)恢復(fù)出各目標(biāo)的運動信息。接下來,本文對不同幅度、頻率、相位和運動類型的多目標(biāo)一維運動進(jìn)行了探測,實驗結(jié)果和誤差分析表明:在室內(nèi)環(huán)境下,該方法能成功分離三角波、正弦、隨機(jī)運動,并能精確恢復(fù)出隨機(jī)晃動干擾下的手勢運動軌跡。最后,本文將多目標(biāo)一維運動的盲分離方法拓展到多維運動探測領(lǐng)域。通過相關(guān)系數(shù)匹配算法對two-step算法分離出的一維運動數(shù)據(jù)進(jìn)行排序,再進(jìn)行向量合成從而恢復(fù)出多維運動軌跡。通過模擬環(huán)境實驗,初步驗證了該方法在解決多目標(biāo)多維運動盲分離問題時的有效性。以上研究解決了傳統(tǒng)連續(xù)波多普勒雷達(dá)難以探測多運動目標(biāo)的缺陷,展現(xiàn)了該方法在多運動目標(biāo)追蹤和室內(nèi)定位方面的巨大發(fā)展?jié)摿Α?br> 【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN957.52
【部分圖文】：

傳統(tǒng)的雷達(dá)架構(gòu)主要分為直接下變頻架構(gòu)和超外差架構(gòu)。直接下變頻架構(gòu)中參與解??的本振信號與回波信號頻率相同，混頻一次后即得到基帶信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、利于??成的優(yōu)點，但是存在直流偏差、本振泄露和閃爍噪聲等問題［１７］。文獻(xiàn)［１８］提出的低中??結(jié)構(gòu)由直接下變頻架構(gòu)發(fā)展而來，它將射頻信號轉(zhuǎn)化到幾千到幾兆赫茲的低中頻，而??直接下變頻到基帶，從而極大的降低了直流偏置信號和閃爍噪聲對有用信號的干擾。??超外差構(gòu)架需要兩次下變頻轉(zhuǎn)換，第一次下變頻產(chǎn)生固定頻率的中頻信號，濾波后??行第二次下變頻得到所需的基帶信號，這種結(jié)構(gòu)具有靈敏度高、選擇性好的特點。但??由于存在二次變頻，存在正交不平衡、鏡頻干擾和尺寸偏大的問題。文獻(xiàn)［１９］中基于??外差結(jié)構(gòu)提出一種數(shù)字中頻結(jié)構(gòu)，主要改進(jìn)是將第二次下變頻解調(diào)過程由模擬域轉(zhuǎn)移??到數(shù)字域，它可以實現(xiàn)ＩＱ兩路信號幅度和相位的平衡，提高采樣精度并抑制了?ＤＣ直??流偏置。然而，該構(gòu)架需要采樣率較高的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ?Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＡＤＣ）??以滿足奈奎斯特采樣定律，這極大地增加了成本。??

?（２．１４）??Ａ＞??其中４、分別為是同相（７）、正交（０兩路正交信號的幅度，￡＞Ｇ與乃＜＾分別為兩??路信號的基帶直流偏置。連續(xù)波多普勒雷達(dá)的探測原理如圖２．１所示：??１３??

ＢＰＦ?Ｍｉｘｅｒ??圖３．２低中頻ＳＩＭＯ連續(xù)波微多普勒雷達(dá)傳感系統(tǒng)內(nèi)部框架圖??如圖３．２所述，為了能夠進(jìn)行時鐘同步以去除收發(fā)之間的相位差，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)??的鎖相環(huán)芯片使用同一晶振所產(chǎn)生的參考時鐘信號。雷達(dá)接收及一般采用正交解調(diào)接收，??得到兩路Ｉ／Ｑ基帶信號。在這種情況下，可以設(shè)計一個帶通濾波器將基帶信號中的高頻??噪聲、鏡頻干擾和閃爍噪聲濾除。然后，每一路接收端均使用同一個雙通道摸數(shù)轉(zhuǎn)換器??芯片直接對該低中頻正交信號進(jìn)行摸數(shù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，從而解決正交不平衡問題，??即公式（２．１３）？（２．１４）中ＪＸ０＝Ｊｅ（０，為后續(xù)線性相位解調(diào)算法的應(yīng)用提供了便利。??隨著工藝的進(jìn)步，現(xiàn)在市面上的收發(fā)機(jī)芯片集成度越來越高，尺寸也越來越小。本??課題選擇ＩＳＭ頻段中５．８ＧＨｚ作為實際工作頻段，首先這是考慮到此頻段無需申請批準(zhǔn)??使用
【參考文獻(xiàn)】

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1 范騰龍;基于連續(xù)波多普勒雷達(dá)傳感器的手勢識別[D];浙江大學(xué);2017年

本文編號：2862331