Vital Sign Signal Extraction Based on mmWave Radar

This research develops an algorithm for health monitoring and uses the Infineon BGT60TR13C shield 60GHz radar to build a set of software and hardware demonstration platforms for algorithm verification. The algorithm can monitor the position, breathing, heartbeat and other information of the elderly in real time, which is used to judge the health status of the elderly and improve the convenience for early warning and rescue of abnormal situations in time. However, limited by the transmission power of this radar and the number of transmitting and receiving antennas, the current detection range of the algorithm is relatively small, and the ability to distinguish between multiple persons is limited. This problem can be optimized by replacing other types of radars in the future.

基于FMCW毫米波雷达的测距值气象改正模型的建立

FMCW毫米波雷达具有低功耗、低成本、全天时全天候、精度高等优点,选择其作为监测设备,可以很大程度上满足监测需求,同时其操作便捷,携带方便。但是有研究表明,FMCW毫米波雷达在进行长时序观测时,雷达测距值会随着空气中的气象因素(温度、湿度、气压等)的改变而发生变化,导致测量精度降低。基于此,本文针对气象因素对毫米波雷达测距精度的影响而展开研究,提出基于调制载波折射率公式构建毫米波雷达的气象改正模型,改正后雷达测距值随时间的波动程度相较于改正前明显降低,测距值的标准差较改正之前降低了30%左右,与温度和湿度的相关系数均降低了50%及以下。结果表明,该模型在一定程度上削弱了气象因素对毫米波雷达测距值的影响,但是削弱效果有限,模型还有待优化。

77 GHz FMCW毫米波雷达性能测试方法分析

针对77GHz FMCW毫米波雷达在家庭里的复杂的环境下的目标检测所面临的技术挑战,我们由此对77 GHz FMCW毫米波雷达目标设备的距离、速度、角度和探测率/探测率等项目的测试技术的分析,这些研究工作为77 GHz FMCW毫米波雷达测试提供了技术支持。

FMCW毫米波雷达中频滤波器的研究

针对寄生调幅是影响 FMCW毫米波雷达作用距离的重要因素 ,讨论了中频滤波器在 FMCW毫米波雷达系统中的作用 ,研究了滤波器性能与雷达作用距离的关系 .根据分析表明 ,对中频滤波器进行了 CAD优化 。

毫米波LFMCW雷达加速运动目标回波检测与加速度-速度估计

在毫米波线性调频连续波(LFMCW)雷达中,目标加速度存在使回波多普勒信号受到二次项调制,造成多普勒频谱畸变,从而导致目标检测性能下降和参数估计精度损失.采用最大似然模型进行加速运动目标检测和加速度-速度估计,提出了适合在一般高斯噪声环境中(包括色噪声)该模型的速度-加速度联合估计快速算法.另外也推导出了一般高斯环境下Ch irp信号参数估计的CRB界,为一般高斯环境下Ch irp信号参数的方差提供了实际下界.

汽车毫米波FMCW雷达中频信号的采样与处理

汽车毫米波雷达是智能交通系统的重要研究项目之一 ,本文介绍了汽车毫米波雷达的工作原理及信号处理的相关方法和技术。

FMCW雷达系统及其前端数据采集模块设计

(FMCW)调频连续波雷达在汽车防撞系统中得到了广泛的应用。文中对近年来国内外汽车防撞系统的发展做了阐述和比较,以FMCW毫米波雷达作为系统前端,对防撞系统的原理、结构、信号的前置放大和模数转换等关键数据采集模块进行了介绍与设计。

毫米波FMCW MIMO雷达三维点云成像方法

毫米波FMCW MIMO雷达的三维点云成像在自动驾驶、智慧交通、工业和安防等领域的三维环境感知因其独特的优势而受到广泛关注。本文在现有处理框架下提出一种结合渐近最小方差稀疏迭代(SAMV)的高分辨点云成像方法。该方法首先对差拍信号做一维快速傅里叶变换(FFT)获得高分辨距离像,然后对每一个距离单元采用SAMV算法来估计方位角网格和俯仰角网格的功率,最后结合CASO-CFAR检测算法,得到探测区域内目标高分辨的距离、方位角和俯仰角三维信息。仿真和实验结果表明,相比现有结合Capon测角的方法,该方法能在相同雷达条件下角分辨率提高2倍,实现了毫米波雷达高分辨的三维成像。

三毫米FMCW组件及高线性度实时校正技术

根据ＦＭＣＷ雷达的工作原理，本文采用新技术和小型化３ｍｍ元部件，设计了先进的３ｍｍ前端电路，大大减小了组件体积，并采用了模拟一数字混合电路，由高速单片计算机完成了对３ｍｍＶＣＯ的调频线性度闭环实时校正．组件工作频率９４．８ＧＨｚ，调频带宽２８０ＭＨｚ，发射功率大于５ｍＷ，调频线性度优于０．２‰．

一种面向水面纹理的毫米波LFMCW雷达成像算法

利用毫米波线性调频连续波(LFMCW)雷达探测水面时,静止目标的回波以及噪声通常会淹没水面本身的回波信号,导致采用传统成像算法得到的结果中难以看到水面波浪纹理。针对这一问题,该文提出一种面向水面纹理的毫米波LFMCW雷达成像算法,该算法在距离向上采用Dechirp技术进行距离压缩,在方位向上进行分块处理。方位向分块处理过程中,首先根据静止目标与运动目标回波多普勒频率不同的特性,在频域去除静止目标回波的干扰;然后基于水面电磁散射特性,采用最大似然估计方法估计方位向频谱参数,计算水面回波能量。采用该算法对实测数据进行处理,结果显示该算法能够获得水面纹理信息,成像结果优于传统成像算法。

一种车载毫米波FMCW MIMO雷达快速成像方法

针对车载毫米波FMCW MIMO雷达现有的常规波束形成算法的旁瓣效应造成的方位向分辨率低以及高分辨算法的工程实时性低的问题,提出了一种迭代自适应算法(IAA)高分辨成像的快速实现方法。该方法首先利用快速傅里叶变换(FFT)获取目标一维距离像,然后对每一距离单元利用FFT算子和Gohberg-Semencul(GS)因子分解计算迭代自适应算法(IAA)的数据协方差矩阵和其逆矩阵,利用快速Toeplitz矩阵向量乘法计算IAA迭代值,从整体上提升了IAA估计各角度散射系数的实时性。仿真和实验结果验证了该方法的可行性和有效性。

基于级数反演的斜视FMCW SAR成像算法研究

在斜视调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)成像中,斜距的三次项不仅会对相位产生影响,同时对包络也会有影响.如果不进行有效校正,将会影响到SAR图像的聚焦效果.针对这个问题,本文利用级数反演的方法推导出斜距展开到三次项时回波信号的距离多普勒频谱表达式,并在距离多普勒域上对三次项进行包络和相位滤波处理.此外,考虑到时域走动校正带来方位空变性问题,本文利用方位非线性变标算法(NCS)解决其沿方位空变性问题并给出结合运动补偿的实测数据处理的算法流程图.最后通过对多个点目标的场景进行仿真实验以及实测数据处理来验证本文成像算法的可行性和有效性.

FMCW信号的高线性度校正与测量技术

提出了线性调频连续波（ＦＭＣＷ）信号的数字实时闭环高线性度校正与测量的新方法，然后对该方法进行计算机仿真，据此研制了３ｍ雷达ＦＭＣＷ信号的线性度校正与测量系统，对３ｍｍＶＣＯ的实验结果表明，校正后的线性度高达０．０２％。与以往数字开环校正和模拟闭环校正相比，本文方法精度高，实现简单。

一种面向液压储能器的122 GHz FMCW测距雷达

针对液压储能器活塞位移测量过程中存在的高温、高压、油污等影响问题,提出了基于122 GHz FMCW测距雷达的活塞位移测量方案。在分析雷达系统结构和工作原理的基础上,分别对调制信号单元、T/R收发单元、调理单元和ARM实时处理单元进行了详细设计,一方面采用集成设计思路缩小了系统体积,满足了液压储能器内安装测试需求,另一方面通过设计聚焦透镜,提高了122 GHz毫米波在液压储能器内部的穿透能力。实验结果表明,在2 m液压储能器活塞测试中,122 GHz FMCW测距雷达能够耐压30 MPa,测距误差不超过2 cm。

FMCW雷达系统在测量煤粉仓料位中的建模及其仿真

针对目前使用的电容式、重锤式等料位仪存在的适应性和稳定性较差、测量精度不高等问题,利用FMCW雷达的测距原理对FMCW雷达在煤粉仓料位测量中的应用进行了建模和模拟仿真。实验结果表明,FMCW雷达仿真系统能够有效的测量煤粉仓的料位高度,为火电厂的煤粉仓料位的测量提供了一种新的方法。

基于FMCW毫米波雷达手势识别

为了研究调频连续波(FMCW)毫米波雷达在手势识别算法中的应用前景,本文通过使用77 GHz毫米波雷达获得了手势动作的回波,在手势动作回波的多帧距离多普勒图中提取了手势动作的距离−时间谱和多普勒−时间谱,并在此基础上建立了二维数据集。使用全局平局池化代替了扁平层与全连接层,构建了双通道的卷积神经网络对手势动作进行了分类,实现了对推、拉、推拉、挥手等7种手势的分类识别,测试集准确率可达99%,相较于单通道卷积神经网络提升了2%~4%。

毫米波超近程LFMCW雷达运动目标参数估计

毫米波超近程线性调频连续波(LFMCW)雷达运动目标参数估计新方法,可以在加速度运动目标环境中有效估计出目标的加速度、速度和距离参数。该方法能够对加速度运动目标多普勒信号进行加速度补偿,解决目标多普勒频谱畸变现象和LFMCW雷达固有的距离速度耦合现象,达到改善加速度运动目标的检测性能和提高参数估计精度目的,且算法稳健,运算量小。算法通过仿真分析,评估了加速度运动补偿前后的效果,证明了算法的有效性。该方法可用于针对毫米波超近程LFMCW雷达信号处理快速、准确的参数估计。

FMCW车载毫米波雷达空时码信号处理方案

空时分组码是无线通信系统中的一种抗信道衰落和提高系统容量的编码方法,能够同时获得分集增益和编码增益。由此将MIMO通信和MIMO脉冲雷达中应用较多的空时分组码引入FMCW车载毫米波雷达信号处理中,通过对发射信号和接收信号的编码解耦,形成更大天线孔径的虚拟阵列,提高了系统角度分辨率。相比于基于时间分集的虚拟阵列算法,基于空时分组码的虚拟阵列算法能够在单天线功率受限的场景下,获得多根天线同时工作带来的功率增益。同时,针对空时分组码中目标运动带来的相位误差问题,根据FMCW车载毫米波雷达低复杂度的系统需求,设计了一种适用于相干目标的运动相位校准算法。仿真结果表明,基于空时分组码的FMCW车载毫米波雷达信号处理算法相比于已有算法能够获得更好的系统性能。

基于VMD的FMCW毫米波雷达胸壁微动检测

人体的呼吸和心脏跳动导致的胸壁微动可通过毫米波雷达的相位变化进行记录。为了从相位中提取胸壁的微动历史,估计出呼吸和心跳的频率,提出了一种生命体征信号的提取与分离方法。首先,对毫米波雷达中频信号进行傅里叶变换,确定胸壁所处距离单元;接着,针对此距离单元中的相位进行提取与解缠绕,将相位转换为距离变量后得到包含呼吸和心跳信息的生命体征信号;最后,利用变分模态分解(VMD)算法从生命体征信号中分解得到的模态函数中确定呼吸信号和心跳信号,再采用傅里叶变换估计两者的频率。实验中,采集30 s的人体数据进行验证,成功提取到了生命体征信号波形,并分离出了呼吸和心跳信号,呼吸和心跳频率误差在8%以内。分析实验结果表明,文中所提的信号提取与分离方法能得到有效的生命体征信号,并从中估计出较为准确的呼吸和心跳频率。

一种TDM-MIMO FMCW车载毫米波雷达目标检测方法

毫米波雷达作为汽车自动驾驶重要传感器之一,其主要功能是对车辆周围目标进行距离、速度和角度的测量。根据车载毫米波雷达一般使用场景,设计了一种以快速chirp信号作为发射波形的2发4收TDM-MIMO FMCW毫米波雷达目标检测方案以及相应的3D-FFT目标检测算法,可同时得到目标距离、速度和角度。通过优化天线阵元排布,该方案可有效解决常规TDM-MIMO由于通道时分复用导致对目标测速时的不模糊速度区间减小的问题。相比于常规发射三角波的车载雷达,该方案可以有效避免多目标速度匹配问题;相比于单脉冲测角,该方案可以极大地改善角度分辨率。最后,通过Matlab仿真验证了该方案和算法的有效性。