穿墙雷达成像
超宽带穿墙雷达成像原理
超宽带穿墙雷达成像原理今天来聊聊超宽带穿墙雷达成像原理。
你看啊，在生活中我们有时候会觉得眼睛不够用，比如说你想知道墙那头有啥，眼睛可看不到。
但是超宽带穿墙雷达就像是有了一双“透视眼”，能够透过墙看到后面的物体成像，可神奇了。
超宽带穿墙雷达的原理呢，我也是研究了一阵子才略懂皮毛的。
首先，它会发射出超宽带的脉冲信号，这个超宽带信号就像是一阵超级复杂的声波，这个脉冲的频率范围特别宽。
比如说，普通的声音只是在一个小的频率范围内，而这个超宽带就像是从低沉的大鼓声到尖锐的哨子声这个超级大的频率范围组合起来的一种信号。
说到这里，你可能会问，这个信号发出去，怎么就能成像呢？这就要说到信号的传播和反射了。
这个信号碰到墙以及墙后面的物体，就会反弹回来。
咱们打个比方吧，这就像你在一个黑暗的屋子里丢出很多弹力球（代表超宽带脉冲信号），屋子里面有各种形状的家具（代表墙后的物体），球打到墙上或者家具上就会弹回来。
超宽带穿墙雷达接收到反射回来的脉冲之后呢，就可以根据信号的时间延迟、强度变化等信息来判断物体的位置、形状和材质。
因为不同的物体、不同的距离会对信号造成不同的影响。
就像是不同的家具对弹回来的球影响不一样，柔软的沙发可能对球的反弹方向有很缓和的改变，而硬邦邦的桌子可能会让球直接以一个很锐利的角度弹回来。
这背后其实是有不少理论支持的。
比如说电磁波传播理论，超宽带信号就是一种特殊的电磁波。
它在不同介质中的传播速度和电波衰减程度是不一样的。
墙相对真空或者空气是一种更复杂的传播介质，而墙后面不同的物体也是不一样的介质。
超宽带穿墙雷达在实际应用的案例也不少。
消防队员在着火的建筑物搜救幸存者的时候，如果烟雾很大根本看不见屋里情况，这个时候超宽带穿墙雷达就可以扫描各个房间，看看哪里有生命迹象，因为人体和周围的废墟等物体的反射特性是不一样的。
还有在军事上的城市巷战之中，可以探测建筑物内部敌人的分布情况，有助于制定作战计划。
不过呢，老实说，我一开始也不明白这个在处理复杂环境下信号分析为什么这么复杂。
基于穿墙雷达对目标成像的研究
基于穿墙雷达对目标成像研究在20世纪90年，美国军队将隔墙探测技术作为新《联合城区作战条令》重点研究的三大关键技术之一，并作为美国国防部先进研究项目局的重要研究项目之一，而超宽带穿墙雷达特性优良，因此被广泛的应用于军事领域。
穿墙雷达是利用电磁波的穿透能力，发射电磁波穿透非金属建筑材料，并分析接收天线收到的回波信号，对墙后或封闭环境中的隐藏目标进行成像。
由于超宽带穿墙雷达能够实现墙后隐藏目标的定位和探测，在反恐斗争中，可以实时地了解恐怖分子的分布情况以及人员的精确定位，这可以有效的提高营救人质的几率；在城市巷战中，利用超宽带穿墙雷达可以快速的探测隐藏在建筑物内的敌军分布，以便我军做出正确的部署；在各种灾难救援中，超宽带穿墙雷达还能够探测人的心跳、呼吸等微弱信号，从而能够使救援队伍能够快速、准确的进行救援工作。
因此在穿墙雷达目标定位和成像方面所做的研究对丰富该领域具有积极的意义。
超宽带信号具有一个很大的带宽，而雷达信号的距离分辨率为/(2)R c B∆=，它与信号带宽成反比，因此可以得出超宽带雷达信号具有很高的距离分辨率，这对目标的识别、检测和成像具有非常重大的意义，正因为此近年来超宽带雷达一直是该领域的研究热点。
除了具有高距离分辨率以外，超宽带雷达还具有如下一些优势：一、超宽带雷达信号具有强的穿透能力，能够探测非金属室内环境中的隐藏目标和地下介质中的物质，因此近几年被广泛的应用于室内感知和探地雷达相关领域。
二、超宽带雷达信号抗干扰能力强，具有比较好的隐蔽性。
一方面它具有极低的能量密度，如果要对其进行干扰，必须要加大干扰信号的带宽，但是这会导致干扰信号的功率谱密度降低，从而使干扰效果降低；另一方面超宽带雷达信号与传统的窄带雷达信号之间具有很小的干扰，很难被侦查，因此被广泛的应用在军事领域。
三、超宽带雷达具有对目标的感知能力。
在雷达所接收到的超宽带反射信号中，不仅包含了目标的位置信息，还包含了目标的形状和电特性参数等信息，从而通过一些信号处理技术，可以从超宽带回波信号中反演出目标的位置、形状以及电特性参数等信息。
穿墙雷达成像原理
穿墙雷达成像原理随着城市化进程的不断加快，人们越来越需要一种可以穿透建筑物的雷达成像技术来解决城市地下管道、隧道等建筑物内部结构的监测和检测问题。
而穿墙雷达成像技术应运而生，它可以通过射频信号穿越建筑物并将反射信号转化为图像，从而达到对内部结构的快速探测和成像的目的。
穿墙雷达成像技术的基本原理是利用微波信号穿透建筑物后与内部物体发生反射，然后将反射信号采集、解调、处理，最后转化为图像展示。
穿墙雷达的工作频率一般在几百兆赫到数千兆赫之间，这个范围的信号既可以穿透建筑物也可以被建筑物反射，因此可以实现建筑物内部结构的成像。
穿墙雷达成像技术主要包括两个部分，即雷达信号的发射和接收。
雷达信号的发射一般采用脉冲信号，这种信号具有高功率和短脉冲宽度的特点，可以有效地穿透建筑物。
雷达信号的接收则需要采用高灵敏度的接收器，将反射信号采集下来并进行处理。
在处理反射信号时，需要解决多径效应和散射效应等问题。
多径效应是指雷达信号通过多条不同的路径到达接收器，从而导致信号的干扰和衰减。
为了解决这个问题，可以采用多通道接收和信号分离技术。
散射效应则是指雷达信号在建筑物内部物体表面发生反射后形成的散射信号，这种信号会干扰原始信号的接收和处理，因此需要采用滤波和后向散射抑制技术来解决。
穿墙雷达成像技术的应用范围非常广泛，可以用于城市地下管道、隧道、建筑物内部结构的检测和监测，还可以用于救援、反恐等领域。
在救援和反恐领域，穿墙雷达可以快速探测建筑物内部的人员和物品，帮助救援人员制定救援方案和决策。
穿墙雷达成像技术是一种非常有前景的技术，它可以有效地解决城市化进程中的建筑物内部结构监测和检测问题，为人们的日常生活和工作带来了极大的便利。
穿墙雷达成像原理
穿墙雷达成像原理随着科技的不断发展，雷达技术也得到了极大的发展。
雷达技术在军事、民用、医疗等领域都有着广泛的应用。
其中，穿墙雷达技术是一种非常重要的应用，它可以在不破坏建筑物结构的情况下，实现对建筑物内部的探测和成像。
本文将介绍穿墙雷达成像原理。
一、穿墙雷达的基本原理穿墙雷达是一种利用电磁波穿透建筑物进行探测的技术。
它的基本原理是：雷达发射器向建筑物内部发射电磁波，电磁波穿过建筑物后，被建筑物内部的物体反射回来，再由雷达接收器接收到反射回来的电磁波。
通过对接收到的电磁波进行处理，就可以得到建筑物内部的信息。
二、穿墙雷达成像原理穿墙雷达成像是指通过穿墙雷达技术，对建筑物内部进行成像。
穿墙雷达成像的原理是：雷达发射器向建筑物内部发射电磁波，电磁波穿过建筑物后，被建筑物内部的物体反射回来。
接收器接收到反射回来的电磁波后，将其转化为数字信号，并通过信号处理算法进行处理，最终得到建筑物内部的图像。
穿墙雷达成像的信号处理算法主要包括以下几个步骤：1. 时域反演算法时域反演算法是一种基于时域反演原理的成像算法。
它的基本原理是：将接收到的电磁波信号进行时域反演，得到建筑物内部的物体分布情况。
时域反演算法的优点是成像速度快，但对信号的要求较高。
2. 频域反演算法频域反演算法是一种基于频域反演原理的成像算法。
它的基本原理是：将接收到的电磁波信号进行频域反演，得到建筑物内部的物体分布情况。
频域反演算法的优点是对信号的要求较低，但成像速度较慢。
3. 压缩感知算法压缩感知算法是一种基于稀疏表示原理的成像算法。
它的基本原理是：将接收到的电磁波信号进行压缩，然后通过稀疏表示算法进行重构，得到建筑物内部的物体分布情况。
压缩感知算法的优点是成像速度快，但对信号的要求较高。
三、穿墙雷达成像的应用穿墙雷达成像技术在军事、民用、医疗等领域都有着广泛的应用。
1. 军事领域穿墙雷达成像技术在军事领域中的应用非常广泛。
它可以用于探测建筑物内部的人员和物品，为军事行动提供重要的情报支持。
一种适用于穿墙雷达建筑布局成像算法
一种适用于穿墙雷达建筑布局成像算法∗姚雪;孔令讲;苏玲霞;刘剑刚【摘要】在穿墙雷达成像领域，建筑墙体会改变电磁波的传播路径和速度，引入墙体回波延迟误差，造成建筑布局图像出现墙体位置偏移，这种现象随着穿透墙体的面数增加而加剧。
并且电磁波穿透墙体时的衰减会带来前后墙体图像强度差异。
对此提出了一种墙体补偿算法，该算法利用Radon变换进行墙体距离向位置检测，实现在距离向上对成像区域进行划分，结合线段检测，实现在方位向上对成像区域进行划分，最终完成成像区域的精确划分，分别对各成像区域补偿墙体穿透延时和聚焦成像。
XFDTD仿真数据验证了该算法能实现各成像区域和各面墙体的聚焦成像，有效地矫正了墙体位置，降低了前后墙体图像强度差异。
%With respect to through-wall-radar imaging,the ambiguities in wall characteristics including thickness and relative permittivity will change the speed and propagation path of electromagnetic wave.These changes will shift wall position away from its true position and this shift is proportional to the number of walls.The image intensity difference between front wall and back wall caused by unknown wall penetration is also a serious problem.A new wall compensation algorithm is proposed in this paper.Radon transformation is used to detect the wall position in range direction.In this way,the imaging region is divided into several sub-imaging regions along the range direction.Line detection is used to detect wall position in cross-range di-rection.Though these steps,we can divide the image region precisely.Then reimage these sub-imaging re-gions with appropriate focusing delay compensation.XFDTD simulation results prove that the newalgorithm can correct the wall position and reduce the image intensity difference between walls.【期刊名称】《雷达科学与技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】7页(P27-32,36)【关键词】穿墙雷达;墙体补偿;建筑布局成像;直线检测【作者】姚雪;孔令讲;苏玲霞;刘剑刚【作者单位】电子科技大学电子工程系，四川成都 611731;电子科技大学电子工程系，四川成都 611731;电子科技大学电子工程系，四川成都 611731;电子科技大学电子工程系，四川成都 611731【正文语种】中文【中图分类】TN957.520 引言穿墙雷达系统发射超宽带微波信号穿透墙体,获取建筑物墙体布局和人体等内部目标的位置分布信息,对反恐、侦察与抓捕等具有重要应用价值。
穿墙雷达扩展目标自聚焦稀疏成像方法
穿墙雷达扩展目标自聚焦稀疏成像方法晋良念;戴耀辉;刘庆华【摘要】实际场景中穿墙雷达成像的墙体参数大多是未知的,采用现有的穿墙稀疏成像算法会出现目标位置偏移和图像模糊,提出一种基于结构化贝叶斯压缩感知的自聚焦稀疏成像方法.该方法首先把墙体厚度和介电常数视为字典的参数,建立了参数化字典稀疏表示模型,并且充分考虑扩展目标像素间的结构信息,然后对未知墙体参数的字典矩阵在墙体参数上进行一阶泰勒级数展开,采用变分法进行分层交替迭代优化相应的隐变量和参数.仿真和实验结果表明,该方法通过修正墙体参数偏差,有效消除了目标位置偏移和图像模糊,实现了未知墙体参数下的高分辨自聚焦成像.%The actual scene wall parameters are mostly unknown in through-the-wall radar imaging (TWRI),but the existing through-the-wall sparse imaging algorithms will appear an offset of the target po-sition and blurred image.In this paper,an autofocusing sparse imaging method based on structured Bayesian compressed sensing is proposed.The wall thickness and dielectric constant are regarded as the parameters of the dictionary,and a sparse representation model of the parameterized dictionary is established,and it takes full account of the structural information between the extended target pixels.Subsequently,the first-order Taylor series expansion is implemented for the parameterized dictionary matrix in the unknown wall parameters,and the latent variables and parameters can be used to optimize by the hierarchical alternating variation inference method.The simulation and experimental results show that the proposed method can ef-fectively eliminate the offset of thetarget position and the blur of the image by modifying the wall parame-ters,and obtain the high resolution autofocusing image under unknown wall parameters.【期刊名称】《雷达科学与技术》【年(卷),期】2017(015)006【总页数】8页(P585-592)【关键词】穿墙稀疏成像;贝叶斯压缩感知;自聚焦;参数化字典【作者】晋良念;戴耀辉;刘庆华【作者单位】广西无线宽带通信与信号处理重点实验室,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004;桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TN9570 引言穿墙雷达成像(Through-the-Wall Radar Imaging,TWRI)是一种能够使用电磁波的传播特性获取墙后场景信息,对墙后隐藏目标进行检测、识别、成像的新型技术,在军事和民用方面具有广阔的应用前景[1-2]。
穿墙雷达成像技术研究探讨
穿墙雷达成像技术研究探讨摘要：目前，穿墙雷达系统的发展朝着小型化、低成本化不断发展，在对墙后人体目标生命特征提取、运动行为监测、动作姿态识别等应用领域取得了长足进步，而相应的雷达成像算法技术也更加的智能化、精确化。
从目前的成像算法来看，主要是分为二维成像和三维成像两大体制，在这两大体制中应用算法的原理基本相同，只是在数据的获取和处理上稍有区别。
本文将着重针对二维体制的成像算法进行介绍和对比，以期望对下步的研究提供新思路。
关键词：雷达；穿墙探测；成像算法；二维成像；引言近年来，穿墙雷达成像（TWRI）的研究领域侧重于对不透明障碍物（如墙壁）后静止和运动目标的感知和成像。
随着二十多年来的不断发展，穿墙雷达在理论、技术、生产等方面都得到了大幅度的发展，在成像分辨率、精确度等性能上都有了大幅度的提升。
近年来，穿墙雷达技术在社会各领域的中的应用更加广泛，利用其具有生命体探测、运动目标识别、场景成像等功能，在抢险救援、安检执法、反恐维稳、智能家居等众多领域中都被广泛应用。
本文将从成像中常用的不同算法入手，通过对比不同算法成像后的优缺点，以期望为下步的研究工作提供新的思路。
一、穿墙雷达二维空间成像算法目前的穿墙雷达的成像体制在一维、二维、三维中都有所应用，但一维成像提供信息较少，在实际应用中不常使用，二维场景成像能提供距离向、方位向上的目标信息，现阶段的相关的成像算法有很多，本文将挑选几个具有代表性的进行阐述。
1.1 基于边界逆散射理论成像方法早期的电磁逆散射成像方法基本都是在频域上对数据进行分析处理，这类方法原理简单、数据处理方便，但是需要的数据量大、高频含量不明显、提高成像分辨率困难。
主要算法有波恩近似迭代算法（BIM）变型波恩迭代算法（DBIM）、局部形状函数算法（LSF）[1]。
BIM和DBIM算法是为解决电介质和导电射体的非线性逆散射问题提出的。
高质量的重构图像在带宽处于1.5至2.0GHZ区域间可以得到。
穿墙雷达成像原理
穿墙雷达成像原理穿墙雷达成像原理是一种用于探测和成像障碍物的无线电成像技术。
穿墙雷达成像原理的基本原理是通过向障碍物发送高频电磁波，然后接收回波并分析回波信号的时间、能量和相位来探测和成像障碍物。
穿墙雷达成像技术是非接触式无损检测技术的重要应用之一，已经广泛应用于建筑检测、防止和监测地下水和土壤污染、医疗诊断和军事情报等领域。
穿墙雷达成像技术基本原理穿墙雷达成像技术是一种无线电成像技术，它通过射频电磁波与障碍物交互相互作用，通过检测和记录这些相互作用，从而提取出目标物质内部的信息和结构特征，从而实现对目标物质的探测和成像。
穿墙雷达成像技术主要包括以下三个基本步骤：1. 高频电磁波的发射：穿墙雷达系统通过天线向目标物质发射高频电磁波，发射的电磁波会穿过目标物质并被内部物质反射和散射。
2. 接收回波信号：穿墙雷达系统的接收器通过天线接收到反射和散射的电磁波信号，这些信号包含了目标物质内部的物理信息，包括反射系数、衰减系数、相移等。
3. 信号处理：穿墙雷达系统通过对接收到的电磁波信号进行数字信号处理，可以提取出目标物质的物理信息，并通过图像处理算法，将这些信息转换成高质量的影像，实现对目标物质的成像。
穿墙雷达成像技术的关键技术穿墙雷达成像技术的实现需要解决以下几个关键技术：1. 穿墙雷达信号发射技术：穿墙雷达成像技术需要发送高频电磁波穿过目标物质，以获取目标物质的信息。
射频天线的设计和调制技术使得发射的信号满足高频率、足够强度和合适的波形。
2. 信号接收技术：穿墙雷达成像技术需要接收反射和散射的电磁波信号，从而得到目标物质的反射特性。
天线接收系统的设计和模拟技术可以通过调整接收器的灵敏度和带宽，优化回波信号的接收质量。
3. 信号处理技术：穿墙雷达成像技术需要对接收到的电磁波信号进行数字信号处理，以提取出目标物质的物理信息。
这些信息包括反射率、衰减系数、相移等。
信号处理技术可以通过数字滤波、FFT等算法进行实现。