不同领域下超宽带雷达探测呼吸心跳信号研究综述

超宽带(UWB)雷达由于具有结构简单、发射功率低、穿透能力强、分辨能力高、传输速度快等诸多优势,逐渐成为多探测场景广泛应用的生命信息探测技术及装备。要完成生命信息的有效探测,关键是利用雷达回波信息处理技术从UWB雷达回波中提取被测人员的呼吸心跳信号,这对不同场景实现生命信息的判定、位置信息的获取、疾病的监测和预防以及保障人员安全具有至关重要的意义。为此,该文介绍了UWB雷达及分类、电磁散射机理和探测原理;分析了呼吸心跳信号的雷达回波模型构建现状;从时域、频域、时频域分析方法等角度梳理了现有呼吸心跳信号的提取方法;并从矿山救援、地震救援、医疗健康、穿墙探测等场景归纳了呼吸心跳信号提取的研究进展。总结了当前研究中存在的主要问题,展望了未来研究工作应重点关注的领域。

超宽带(UWB)技术及其应用

在无线通信技术的快速发展中,超宽带(UWB)技术以其独特的大带宽、低功耗和高精度定位能力等特性,成为无线通信领域的一项关键技术。本文探讨了UWB技术的基本原理、关键特性、应用领域以及面临的挑战,并对其未来发展趋势进行了展望。文章通过分析UWB技术在各领域的最新应用,旨在提供一个全面的UWB技术概览,并探讨其在现代通信系统中的潜在影响。

超宽带(UWB)通信技术的特点及其应用

超宽带(UWB)通信技术是近来研究的热点,本文具体介绍了UWB的概念及特点,并简单介绍了它在一些领域的应用。

卷积-长短期记忆神经网络超宽带定位方法

针对室内视距环境下超宽带(UWB)观测值中的测距误差影响定位精度的问题,提出一种基于卷积神经网络与长短期记忆网络(CNN-LSTM)相结合的UWB测距误差改正模型:将基站与标签之间的测距值和Chan算法解算的标签初始坐标作为卷积神经网络(CNN)的输入,借助CNN良好的数据特征提取能力,充分挖掘UWB测距值的特征;然后利用长短期记忆网络(LSTM)进行进一步的特征学习,并进行训练和预测UWB测距值,以减少测距误差对UWB测距值精度的影响;最后,利用高斯-牛顿迭代算法求解出最终的UWB定位结果,同时,建立多项式和指数函数UWB测距误差改正模型,并与本文方法进行对比分析。实验结果表明,在静态和动态实验下,基于CNN-LSTM网络模型结果的精度均优于其他2种模型,证明该算法可有效降低测距误差,提高UWB的定位精度。

基于二维激光雷达和多超宽带的图优化融合定位研究

特殊环境下单纯激光雷达的定位方式以及单超宽带(UWB)融合激光的定位方式容易出现定位漂移、精度较差、激光雷达建图时不断的叠图问题。基于激光雷达与UWB超宽带传感器定位模型差异,利用两者优劣互补原则,提出多UWB位姿动态误差补偿算法,利用多UWB定位标签获取移动机器人坐标以及姿态。使用滑动窗口滤波算法和多UWB位姿动态误差补偿算法处理UWB定位数据得到先验位姿,通过图优化算法与激光雷达进行融合得到更加精准的地图、更加精确收敛和航向角更稳定的移动机器人位姿。

一种应用于5G毫米波的超宽带MIMO天线

设计了一种紧凑型超宽带(UWB)多输入多输出(MIMO)天线。该天线采用共面波导(CPW)馈电,可工作于C、Ku、K和Ka频段。天线采用平面几何结构设计,天线单元尺寸为14 mm×19 mm,结构紧凑,通过正交旋转形成4端口MIMO天线,加载十字形解耦器以增加隔离度,实现了良好的分集性能。MIMO天线的尺寸为40 mm×40 mm,工作频率为5~39 GHz,相对带宽约为154.5%,天线单元之间的隔离度<-19 dB,包络相关系数<0.05,分集增益>9.99 dB,测试和仿真结果一致。天线辐射性能良好且结构简单紧凑,可以很好地应用于5G毫米波无线通信系统中。

一种自适应直扩超宽带(DS-UWB)接收机在高速无线室内传输环境中的性能

该文提出了一种基于可变长训练序列的自适应直扩超宽带(DS-UWB)接收机。该接收机充分利用自适应 NLMS算法在收敛性、复杂度及稳定性方面的综合优势,以较小的训练开销实现了自适应接收机的功能。理论分析及计算机仿真实验表明,在误码性能相当的前提下,所提出的自适应接收机比传统的Rake接收机具有更为简单的结构,同时与现有的自适应接收机相比,其训练序列的开销可节省60％以上,因而适用于低功率、低成本以及简易实用的室内超宽带应用场合。

矿井超宽带定位系统与多系统融合技术研究及应用

为了提高矿井管理的精细化和智能化水平,基于UWB(超带宽)无线定位技术,对矿井人员定位系统进行改造。并利用基于卡尔曼滤波算法的多系统融合方案,对矿井定位系统、监控系统和语音系统进行融合升级。实践表明,采用升级后的定位系统,其人员定位精度大大提高,定位误差不超过36.5 cm。多系统融合后实现了数据的互联互通,拓展更多联动服务功能,提升了矿井管理的精细化与智能化水平。

超宽带(UWB)关键技术分析及发展策略的思考

本文主要介绍超宽带技术的定义以及信号传输形式:基带脉冲形式和调制载波形式及其发展历史。超宽带技术具有充分利用频带资源、传输速率高、系统实现简单、功耗低、可穿透性强、定位精度高等优点;在无线多媒体局域网、无线传感网、交通系统、军事系统等领域具有广泛的应用。在无线网络体系中,将超宽带技术与现有的无线局域网技术进行比较,在10米范围内,超宽带具有传输速率高的优点;在100米以外,超宽带具有功耗低、成本低的优点。我们探讨超宽带技术的发展方向以及与其它先进通信技术,如OFDM、MIMO等相结合,将大大提高未来移动通信系统的性能。

基于超宽带(UWB)通信技术的定位系统在地铁中的应用

部分地铁公司车辆段内缺少必要的安全管理工具或者平台,其中的难点在于地下施工通信信号不佳、人员定位难度大等。提出基于超宽带(UWB)通信技术的定位系统,将其应用于地铁中若干场景解决该难题。

超宽带(UWB)技术在消防领域的应用浅析

超宽带(UWB)技术作为一种无线定位技术,具有传输速度快、抗干扰能力强、定位精度高、低功耗、隐秘性好等优点,可实现高精度的室内定位。将其应用于消防救援人员火场定位,可有效解决消防救援人员在复杂建筑中开展救援时,因对环境不熟悉而对自身安全带来的危险,并有助于指挥中心对其进行实时监督和指导救援。将其应用于危险化学晶仓库的消防安全管理,使危险化学晶事故能够预警,事故处置精准化、智能化。

基于超宽带的室内定位技术研究综述

超宽带(UWB)技术凭借其时间和空间分辨率高、保密性好、穿透性强、定位精度高等优点,为高精度室内定位提供了很好的室内定位解决方案。本文首先从超宽带技术特性出发,对适用于室内定位的算法及可行性做了概述和对比。然后针对适用于UWB室内定位的到达时间(TOA)算法进行详细介绍和分析。最后将业内对于UWB室内定位性能的研究进行归纳和总结。

超宽带传输参考接收机的性能研究

分析了超宽带传输参考(TR)接收机的原理和优势,针对UWB通信应用在多个比特传输中信道基本不变的特点,将TR信号集合扩展为一帧几个参考信号和多个数据信号,提出了一种改进TR接收机。文中对基本TR接收机和改进TR接收机的性能进行了理论分析,并采用IEEE的CM1、CM2多径信道模型进行了性能仿真,结果表明,综合考虑性能、传输效率和成本,改进TR接收机优于基本TR接收机。

超宽带多址通信信号的功率谱分析

超宽带 (UWB)多址通信是继CDMA技术之后迅速发展的一种宽带传输技术 .本文在介绍了各种UWB通信调制方式后 ,针对产生的UWB多址信号 ,分析了信号特征 ,结合数学模型 ,以简明方式分析了TM UWB与DSC UWB多址通信信号的功率谱密度分布 ,它是UWB通信系统设计与用户干扰分析的基础 .

高功率超宽带双馈源抛物面天线设计与仿真

各种超宽带(UWB)及高功率应用中对天线辐射功率及辐射方向性需求不同。针对增大抛物面天线主轴前向辐射功率及改善方向性等问题,提出了一种双馈源半抛物面脉冲辐射天线。通过对多种馈电方式进行仿真和性能比较,得到一种辐射性能相对较优的双馈源焦距内馈电方式抛物面天线。仿真结果表明:这种由两个TEM喇叭辐射单元同时向抛物面馈电构成的反射面天线可以在抛物面口径内进行功率合成,形成峰值功率更高的电磁脉冲,以改善天线主轴方向的辐射增益及方向性。

超宽带技术（UWB）的应用浅析

超宽带技术（Ultra Wide Band,简称UWB）是目前高精度定位应用中最佳的物理层技术,具有结构相对简单、工程造价低廉、信道容量大、功耗低、保密性好、抗干扰能力强、数据传输速率高、多径辨别能力强、定位精度高、定位性能稳定、信号衰减较小、穿透力强等优点.本文介绍了UWB的基本概念、定位原理,从理论上解释了UWB的工作原理,重点阐述了UWB在智慧社区和智慧综合管廊项目中的应用情况,指出了UWB所面临的挑战和发展趋势.

基于超宽带的TOA-DOA联合定位方法

针对现有的大多数超宽带(ultra-wide band,UWB)定位方法至少需要3个基站,系统开销较大的问题,提出一种新颖的基于波达时间-波达方向(time of arrival-direction of arrival,TOA-DOA)联合估计的定位方法,仅需一个基站即可准确快速定位目标。利用酋矩阵束算法估计视距信号TOA和最小二乘估计准则估计视距信号DOA,得到目标的相对坐标。Matlab仿真实验证明,该方法的TOA和DOA估计精度较高,定位精度达到厘米级,而且复杂度降低为矩阵束算法的1/4,采样频率为亚奈奎斯特速率,易于实现,是一种简单有效的定位方法。

探地雷达超宽带背腔蝶形天线设计与实现

设计实现了一种中心频率为400 MHz的吸波材料填充式背腔蝶形天线,并将此天线应用于超宽带探地雷达系统,组装完成了一套400 MHz无线控制探地雷达系统样机。背腔式设计的探地雷达收发天线可以克服传统蝶形天线在H面全向辐射所带来的缺点,从而提高雷达系统的信噪比及收发天线之间的隔离度。对背腔蝶形天线的设计进行了规律性研究,总结了吸波材料填充式背腔蝶形天线系统在工程化实现时的设计经验。实际路测数据验证了所设计背腔天线在此套探地雷达系统中性能表现稳定良好。

超宽带（UWB）技术及其军事应用

文章简要介绍了超宽带技术的概念、原理和主要技术特点,对超宽带技术在军事上的应用进行了探讨和分析。

一种小型化四陷波超宽带天线设计与研究

为有效抑制WiMAX波段、国际卫星波段、X波段以及国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)波段等窄带通信系统的干扰,设计了一款小型化四陷波超宽带(ultra wideband,UWB)天线.采用改进矩形作为辐射贴片,背板开鱼骨形凹槽,以及在天线结构上添加T形枝节和对称C形枝节、开倒U形槽和刻蚀U形窄缝隙的方法产生3.24~3.8 GHz、4.5~4.97 GHz、7.24~7.76 GHz以及8~8.54 GHz四个波段的陷波特性,从而更好地抑制了陷波波段的干扰.优化测试表明,天线在3~13.09 GHz波段内能够正常工作,且天线的四陷波特性也扩大了应用的领域,适合应用于多数UWB通信系统.