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多尺度小波联合空域估计的FMCW雷达呼吸心率检测
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作者 韦琳 熊浩 +1 位作者 祝太虎 张正文 《昆明理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期69-79,共11页
FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)雷达呼吸心率检测具有便携、无感等特点,但在检测过程中存在空间杂波,易使呼吸心跳信号分离失真;呼吸信号的高次谐波处于心跳信号的低频带附近,也严重影响心率检测.针对以上问题,提出一种多... FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)雷达呼吸心率检测具有便携、无感等特点,但在检测过程中存在空间杂波,易使呼吸心跳信号分离失真;呼吸信号的高次谐波处于心跳信号的低频带附近,也严重影响心率检测.针对以上问题,提出一种多尺度小波联合空域估计的FMCW雷达呼吸心率检测方法.首先,采用单轮集成经验模态分解(SEEMD)算法将中频信号分解为多个尺度信号;其次,再通过离散小波变换(DWT)从最优尺度信号中分离呼吸信号和心跳信号;最后,采用多重信号分类(MUSIC)算法将呼吸信号和心跳信号转化到空域中以消除呼吸谐波的影响,准确估计呼吸率和心率.实验结果表明,所提方法下的呼吸率检测准确率达到94.62%,心率检测准确率达到97.81%.与传统算法相比,本文方法具有更高的检测准确率和鲁棒性,适用于强干扰环境. 展开更多
关键词 fmcw雷达 单轮集成经验模态分解 离散小波变换 多重信号分类
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基于FMCW毫米波雷达远于2 m生命体征实时监测系统研究
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作者 刘涛 曾威 +3 位作者 王楚楚 江荣 陈义钦 曾三友 《现代电子技术》 北大核心 2025年第13期71-76,共6页
针对现有较远距离雷达生命体征信号提取较难的问题,在传统变分模态分解(VMD)基础上提出自适应参数VMD(IAPVMD)的体征监测算法,以提取远距离的微弱生命体征能量信息,并利用MUSIC算法进行谱峰搜索,成功提取体征信号。实验结果在检测距离为... 针对现有较远距离雷达生命体征信号提取较难的问题,在传统变分模态分解(VMD)基础上提出自适应参数VMD(IAPVMD)的体征监测算法,以提取远距离的微弱生命体征能量信息,并利用MUSIC算法进行谱峰搜索,成功提取体征信号。实验结果在检测距离为2 m、处理窗口长度为1 s时,于一段时间内呼吸平均绝对误差均低于10%,心率平均绝对误差均低于6%,且使用多种方法对比10名检测者体征估计值时,所提方法体现了更好的稳定性和准确率。基于不同距离结果对比,所提方法在2 m以上数据结果中表现最好,证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 fmcw毫米波雷达 生命体征监测 VMD IAPVMD 模态数量 惩罚系数
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基于FMCW雷达的多目标生命体征检测与干扰抑制算法 被引量:1
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作者 蒋留兵 贺跃龙 +1 位作者 车俐 黄乾超 《雷达科学与技术》 北大核心 2024年第5期495-506,共12页
应用雷达进行生命体征检测时,为解决传统算法无法区分相同距离的多个目标和多目标生命体征信号检测易受干扰的问题,本文提出一种新型的基于调频连续波(FMCW)雷达的多目标生命体征检测与干扰抑制算法。基于MIMO雷达回波数据进行距离-方... 应用雷达进行生命体征检测时,为解决传统算法无法区分相同距离的多个目标和多目标生命体征信号检测易受干扰的问题,本文提出一种新型的基于调频连续波(FMCW)雷达的多目标生命体征检测与干扰抑制算法。基于MIMO雷达回波数据进行距离-方位维快速傅里叶变换(FFT),完成距离和方位角的目标定位,解决同距离目标分辨问题,之后利用方差法滤除静态杂波和直流分量。针对生命体征信号易受干扰的问题,本文算法利用变分模态分解(VMD)进行呼吸和心跳信号的分离与重构,剔除无效的信号分量,然后对有效重构信号进行自相关和奇异值分解(SVD)去噪,得到干净的呼吸和心跳信号。通过多组实验测试,本算法相较于传统的FFT频谱分析法、VMD信号重构法和基于完全噪声辅助聚合经验模态分解联合独立成分分析算法(CEEMDAN-ICA),心率检测的平均误差分别降低了8.43%、5.66%和1.43%,验证了所提算法的有效性。此外,本文还进行了算法鲁棒性实验和工程应用边界条件分析。 展开更多
关键词 调频连续波雷达 生命体征检测 自相关 奇异值分解 变分模态分解
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基于能量聚焦和改进变分模态分解的人体生命体征检测算法 被引量:1
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作者 孙绪杰 黄晓红 邓振淼 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第3期735-741,共7页
针对调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)雷达生命体征检测在存在大规模的随机人体运动场景中检测准确性过低的问题,提出了一种高精度的人体生命体征检测算法。该算法首先通过能量聚焦选取胸部最佳距离窗,消除运动伪... 针对调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)雷达生命体征检测在存在大规模的随机人体运动场景中检测准确性过低的问题,提出了一种高精度的人体生命体征检测算法。该算法首先通过能量聚焦选取胸部最佳距离窗,消除运动伪影的干扰;然后利用多项式拟合距离窗序列,消除距离窗的剧烈跳变,准确提取相位信号;最后,通过基于自相关功率谱密度与加权排列熵的改进变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)算法去除相位信号中的大规模随机人体运动成分,进而可以精确估计出生命体征信号的呼吸速率(RR)和心率(HR)。使用77 GHz雷达模拟生活场景中存在大规模随机人体运动时的生命体征检测实验,尽管人体前后晃动的幅度达到20 cm,RR和HR的估计精度依然可以达到97.7%和96.9%,与RETF-TVF-EMD算法对比,精度分别提高了5.2和2.7百分点,与IAP-VMD算法对比,精度分别提升了14.3和7.9百分点,实验结果证明该算法能够精确估计大规模随机人体运动场景下的生命体征参数。 展开更多
关键词 调频连续波(fmcw)雷达 大规模随机人体运动 变分模态分解(VMD) 最佳距离窗选择
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改进FS算法的FMCW TOPS模式成像处理技术
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作者 杨源 邱峰 +2 位作者 贾文通 仵江波 关一夫 《空军预警学院学报》 2021年第4期235-239,243,共6页
为实现对调频连续波机载SAR TOPS模式沿方位向由后向前匀速扫描在短飞行时间内对方位向宽场景的有效成像,通过分析该模式下回波数据的特点,针对由波束方位向扫描引起的多普勒频率中心变化的问题,提出一种改进的频率变标算法.该算法借鉴... 为实现对调频连续波机载SAR TOPS模式沿方位向由后向前匀速扫描在短飞行时间内对方位向宽场景的有效成像,通过分析该模式下回波数据的特点,针对由波束方位向扫描引起的多普勒频率中心变化的问题,提出一种改进的频率变标算法.该算法借鉴基带方位变标的处理思想,在方位向聚焦处理过程中去除了由于波束扫描引起的方位时域混叠现象.最后仿真数据验证了算法的有效性. 展开更多
关键词 TOPS模式 调频连续波 频率变标算法 基带方位变标
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IMAGING ANALYSIS OF FREQUENCY MODULATION CONTINUOUS WAVE SYNTHETIC APERTURE RADAR IN NEAR RANGE MODE
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作者 Yu Zhongjun Xu Zheng Deng Yunkai 《Journal of Electronics(China)》 2014年第1期1-7,共7页
Frequency-Modulation Continuous-Wave Synthetic Aperture Radar(FMCW SAR)has shown great potential in the applications of civil and military fields because of its easy deployment and low cost.However,most of these work ... Frequency-Modulation Continuous-Wave Synthetic Aperture Radar(FMCW SAR)has shown great potential in the applications of civil and military fields because of its easy deployment and low cost.However,most of these work and analysis are concentrated on airborne FMCW SAR,where the characteristics of the imaging geometry and signal are much similar to that of traditional pulsed-SAR.As a result,a series of test campaigns of automobile-based FMCW SAR were sponsored by Institute of Electronics,Chinese Academy of Sciences(IECAS)in the autumn of 2012.In this paper,we analyze the imaging issues of FMCW SAR in automobile mode(named as near range mode),where a vehicle is used as moving platform and a large looking angle is configured.The imaging geometry and signal properties are analyzed in detail.We emphasize the difference of the near range mode from the traditional airborne SAR mode.Based on the analysis,a focusing approach is proposed in the paper to handle the data focusing in the case.Simulation experiment and real data of automobile FMCW SAR are used to validate the analysis. 展开更多
关键词 Frequency-Modulation Continuous-Wave(fmcw) Synthetic Aperture Radar(SAR) Automobile-based Near range mode Wave-number domain algorithm
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Radar-Based Multi-Target Localization and Vital Sign Monitoring
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作者 Yuping Shi Qinwei Li +1 位作者 Hang Wu Ming Yu 《Journal of Computer and Communications》 2024年第11期263-278,共16页
The frequency-modulated continuous wave (FMCW) radar, known for its high range resolution, has garnered significant attention in the field of non-contact vital sign monitoring. However, accurately locating multiple ta... The frequency-modulated continuous wave (FMCW) radar, known for its high range resolution, has garnered significant attention in the field of non-contact vital sign monitoring. However, accurately locating multiple targets and separating their vital sign signals remains a challenging research topic. This paper proposes a scene-differentiated method for multi-target localization and vital sign monitoring. The approach identifies the relative positions of multiple targets using Range FFT and determines the directions of targets via the multiple signal classification (MUSIC) algorithm. Phase signals within the range bins corresponding to the targets are separated using bandpass filtering. If multiple targets reside in the same range bin, the variational mode decomposition (VMD) algorithm is employed to decompose their breathing or heartbeat signals. Experimental results demonstrate that the proposed method accurately localizes targets. When multiple targets occupy the same range bin, the mean absolute error (MAE) for respiratory signals is 3 bpm, and the MAE for heartbeat signals is 5 bpm. 展开更多
关键词 Frequency-Modulated Continuous Wave (fmcw) Radar MULTI-TARGET Multiple Signal Classification (MUSIC) Variational mode Decomposition (VMD)
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基于改进经验模态分解的雷达生命信号检测 被引量:28
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作者 刘震宇 陈惠明 +1 位作者 陆蔚 李光平 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期171-178,共8页
从线性调频连续波(FMCW)雷达中提取的生命信号包含大量的噪声,为了获得高信噪比的呼吸和心跳信号,提出了一种基于改进的自适应集合经验模态分解(ICEEMDAN)的生命信号检测方法。该方法首先对FMCW毫米波雷达获取的生命信号进行ICEEMDAN分... 从线性调频连续波(FMCW)雷达中提取的生命信号包含大量的噪声,为了获得高信噪比的呼吸和心跳信号,提出了一种基于改进的自适应集合经验模态分解(ICEEMDAN)的生命信号检测方法。该方法首先对FMCW毫米波雷达获取的生命信号进行ICEEMDAN分解,得到若干个固有模态函数(IMF)分量,然后利用IMF分量滤波器选择频率峰值在呼吸和心跳频带范围内的IMF分量,最后根据与雷达生命信号的相关性从滤波的结果中选择IMF分量重构呼吸和心跳信号。实验结果表明,所提出的方法能够准确地检测到心跳和呼吸信号,提取得到的呼吸和心跳信号具有良好的信噪比。 展开更多
关键词 线性调频连续波雷达 生命信号 经验模态分解 改进的自适应集合经验模态分解
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基于相位拼接的调频连续波激光雷达跳模影响消除方法 被引量:2
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作者 姜朔 刘博 +1 位作者 王盛杰 赵彬 《半导体光电》 北大核心 2021年第3期447-450,共4页
为了消除激光跳模对调频连续波激光测距的影响,提出了一种基于重采样信号相位拼接的跳模影响消除方法。该方法利用重采样信号相位展开求导的结果来定位激光跳模发生的时间,并对重采样信号跳模处两端的峰值进行相位拼接来去除跳模段的重... 为了消除激光跳模对调频连续波激光测距的影响,提出了一种基于重采样信号相位拼接的跳模影响消除方法。该方法利用重采样信号相位展开求导的结果来定位激光跳模发生的时间,并对重采样信号跳模处两端的峰值进行相位拼接来去除跳模段的重采样信号。通过对相位拼接后的重采样信号进行Chirp-Z变换可以得到不受激光跳模影响的目标距离谱。系统对光程约为21.16m的延时光纤进行多次测量,实验效果证明此方法可以消除调频激光跳模对距离测量的影响,并实现了12μm的测距标准差。 展开更多
关键词 调频连续波激光雷达 激光跳模 相位拼接 测距
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基于EMD的车载雷达抗干扰研究 被引量:6
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作者 蒋留兵 郑朋 车俐 《雷达科学与技术》 北大核心 2022年第1期51-57,共7页
随着高级驾驶辅助系统的发展,毫米波雷达被广泛应用于汽车上,但随着道路上雷达的增多,雷达抗干扰也成为一个研究热点。线性调频连续波雷达之间的相互干扰可以分为交叉干扰和平行干扰,交叉干扰会使得本地噪声增加,降低目标的信噪比进而... 随着高级驾驶辅助系统的发展,毫米波雷达被广泛应用于汽车上,但随着道路上雷达的增多,雷达抗干扰也成为一个研究热点。线性调频连续波雷达之间的相互干扰可以分为交叉干扰和平行干扰,交叉干扰会使得本地噪声增加,降低目标的信噪比进而影响目标检测,平行干扰会产生虚假目标,但是出现的概率比较小。为了解决交叉干扰带来的影响,提出了经验模态分解和自回归模型相结合的干扰抑制方法。首先将含有干扰的回波信号进行经验模态分解,通过本征模态函数的自相关函数能量找出有用信号主导的模态和干扰信号主导的模态。其次对干扰信号主导的模态采用阈值法进行干扰点检测,并采用自回归模型的方法对干扰点的值进行恢复。最后将所有的模态加起来得到干扰抑制后的信号。实验结果显示,该方法能有效地降低频域噪声基底提高目标的信噪比。 展开更多
关键词 调频连续波雷达 干扰抑制 经验模态分解 自回归模型
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驼峰多目标测速雷达的研制与应用 被引量:1
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作者 孟琳 《铁道通信信号》 2022年第12期38-43,共6页
基于行业领先的多目标雷达测速技术,研制一种新型驼峰测速雷达,其高频部分采用微波集成电路(MMIC),取代传统的微波组件;中频部分采用专用雷达微处理器进行数字信号处理,取代传统的模拟电路;采用调频连续波(FMCW)工作制式,实现对多溜放... 基于行业领先的多目标雷达测速技术,研制一种新型驼峰测速雷达,其高频部分采用微波集成电路(MMIC),取代传统的微波组件;中频部分采用专用雷达微处理器进行数字信号处理,取代传统的模拟电路;采用调频连续波(FMCW)工作制式,实现对多溜放车组的多维参数测量,具备抗邻道干扰、抗雨水干扰、低速测量稳定、高温工作稳定、单台雷达同时测量两股道等优越性能。 展开更多
关键词 驼峰 多目标雷达 调频连续波制式 轨迹跟踪算法 抗邻道干扰 抗雨水干扰
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基于VMD的调频连续波雷达生命信号提取 被引量:5
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作者 屈乐乐 刘淑杰 +2 位作者 杨天虹 张丽丽 孙延鹏 《电讯技术》 北大核心 2022年第5期612-618,共7页
针对生命探测雷达心跳信号能量微弱难于准确提取的问题,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的调频连续波雷达生命信号提取算法。该算法首先利用距离维快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)获得距... 针对生命探测雷达心跳信号能量微弱难于准确提取的问题,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)的调频连续波雷达生命信号提取算法。该算法首先利用距离维快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)获得距离剖面图,然后通过最大方差法得到目标所在距离门,接着对低通滤波后的相位信号使用VMD进行分离,并采用模态判别准则对生命信号进行重构,最后对重构信号进行FFT得到呼吸和心跳频率。雷达实测结果表明,相比于应用聚类经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD),所提生命信号提取算法能够有效抑制雷达回波中的呼吸谐波和噪声,更加准确有效地提取生命体征信号。 展开更多
关键词 生命探测雷达 调频连续波雷达 最大方差法 变分模态分解(VMD) 模态判别准则
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船载调频连续波声纳测深技术研究 被引量:1
13
作者 张启元 陈莉 +1 位作者 刘璞 张烈山 《装备制造技术》 2020年第12期12-16,19,共6页
船载测深装备制造过程中,测深连续性与目标重访率是重要评价指标。针对船载脉冲式主动声纳测深实时性较差、目标重访率低的问题,进行了船载线性调频连续波主动声纳测深技术的研究,通过仿真从理论上证明了技术的可行性,并进行了实验验证... 船载测深装备制造过程中,测深连续性与目标重访率是重要评价指标。针对船载脉冲式主动声纳测深实时性较差、目标重访率低的问题,进行了船载线性调频连续波主动声纳测深技术的研究,通过仿真从理论上证明了技术的可行性,并进行了实验验证。首先由信号调制装置产生线性调频连续波信号,经功率放大器驱动水下超声波发射器发出测量信号进行水下传播,将回波信号与原始信号进行混频与低通滤波,最后利用FFT分析与经验模态分解(EMD)方法提取出主频进而得到测量深度。实验结果表明该技术具有较好的可行性,在实验条件下水深的测量具有很好的重复性与实时性。在调频斜率60 kHz/s的条件下,针对0.4 m^1.2 m的被测水深,测深系统的测量误差的绝对值小于0.15 m,测量的重复性(3σ)优于0.30 m。 展开更多
关键词 船载 调频连续波 主动声纳 混频 经验模态分解
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基于多通道的调频连续波雷达生命信号提取 被引量:4
14
作者 屈乐乐 刘淑杰 +1 位作者 杨天虹 孙延鹏 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1318-1326,共9页
针对单通道调频连续波(FMCW)雷达不能保证生命信号检测准确度的问题,该文提出一种基于多通道的FMCW雷达生命信号提取方法。所提方法对各等效接收通道进行距离像重构和相位信号提取后,首先采用最大比率融合(MRC)技术对各通道提取的相位... 针对单通道调频连续波(FMCW)雷达不能保证生命信号检测准确度的问题,该文提出一种基于多通道的FMCW雷达生命信号提取方法。所提方法对各等效接收通道进行距离像重构和相位信号提取后,首先采用最大比率融合(MRC)技术对各通道提取的相位信号进行融合,接着对融合后的相位信号进行变分模态分解(VMD)并对生命信号进行重构,最后对重构信号进行快速傅里叶变换(FFT)得到呼吸和心跳信号频率。实测数据处理结果表明相比于单通道FMCW雷达,所提多通道方法能够更加稳健准确地提取生命体征信号,且结合MRC技术与VMD的信号处理方法明显优于结合MRC技术与带通滤波(BPF)的信号处理方法。 展开更多
关键词 多通道fmcw雷达 最大比率融合 变分模态分解 生命信号重构
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机载TOPS模式两步成像算法研究
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作者 关一夫 杨源 +2 位作者 贾文通 李健 邱峰 《空军预警学院学报》 2020年第3期167-172,共6页
针对两步成像算法中传统预处理在计算残余多普勒带宽时没有考虑脉宽的影响,导致在对调频连续波大时宽信号进行处理时会产生误差的情况,首先从FMCW TOPS模式Dechirp接收回波信号模型出发,推导了两步成像算法预处理过程中去斜操作后回波... 针对两步成像算法中传统预处理在计算残余多普勒带宽时没有考虑脉宽的影响,导致在对调频连续波大时宽信号进行处理时会产生误差的情况,首先从FMCW TOPS模式Dechirp接收回波信号模型出发,推导了两步成像算法预处理过程中去斜操作后回波数据残余多普勒带宽的解析表达式,并讨论了脉冲重复频率值设置方法;然后基于频率变标算法完成了对回波数据的距离压缩和距离徙动校正;最后通过方位变标和频域分析法消除了TOPS模式回波信号中存在的方位时域混叠,并实现了方位聚焦.通过仿真验证了本文所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 TOPS模式 两步成像算法 调频连续波 频率变标算法
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