基于UWB模式雷达生命探测系统关键技术研究
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摘 要：叙述了雷达生命监测系统的系统原理、系统结构，提出了UWB模式雷达生命探测系统的关键技术，以UWB模式为基础，利用其关键技术，提高了雷达生命探测系统的工作效率。
关键词：UWB雷达；雷达生命探测系统；技术；研究
UWB雷达是一种新体制雷达，具有高距离的分辨率、带宽高、体积小、穿透力强等优点，广泛应用在目标识别、精确定位、雷达探测等技术中。目前，在建筑物废墟、火灾、地震中，利用生命探测仪，可对生命体进行准确、快速的定位，有助于人员救助，但在穿透力方面能力有限。而UWB模式的雷达生命探测系统，具有穿透过性强、频谱宽、抗干扰性好、分辨率高等特性，可发射纳秒脉冲电磁波，进行信号处理，提高探测效率。
一、UWB雷达生命探测系统
（一）雷达生命探测
对于雷达生命探测系统而言，利用电磁波反射原理，通过雷达天线向目标地发射电磁波，经过电磁波，透过碎石、混凝土墙体等障碍物，当接触到人体后，系统中的反射电磁波波形发射变化，反应人体的心脏跳动、身体移动情况。
（二）、UWB雷达生命探测系统原理
UWB的英文全称是Ultra-Wide Band，即超宽带，UWB技术在雷达跟踪、无线通信、精确定位等方面被广泛应用，UWB的雷达信号为窄脉冲，其功率谱密度低，信号谱分量丰富，穿透力强，并无需载波，以便携。对于此系统的设计，UWB雷达原理，通过发射机发送极窄的纳秒级脉冲，发送的脉冲穿越障碍物，到达目标物体，经过目标物体的反射，形成回波脉冲信号，再经过可调延时器的调整，取样门对回波波形进行取样，得到与目标物距离相关的电平信号，然后经过信号的处理，便可获取目标物体信息，对目标物的位置、距离、速度进行确定。
（三）UWB生命探测雷达的系统结构
UWB生命探测雷达主要有脉冲发射模块、雷达控制模块、脉冲接收模块、信号处理模块、UWB雷达天线等部件。雷达生命探测系统的运行需要模块结构的协同作用，以此突出各部件的功能，做到测距精准、灵敏度高的突出，满足生命探测的需求。对于雷达控制模块而言，其工作性能是产生触发信号，对延时芯片进行精密控制，实时发送采集数数据。在脉冲发生模块的运行中，通过作用产生UWB脉冲。
二、UWB雷达关键技术
（一）、UWB信号
随着UWB雷达技术的发展，线性调频、伪随机编码信号都在UWB雷达中应用。在UWB雷达应用中，对距离的要求较高，脉冲需要远距离的分辨，信号的要求也就逐渐提高。UWB雷达的信号大带宽，分辨率高，在对信号处理时，应选择使用的处理方法，以提高目标分辨率。
（二）信号处理
在UWB雷达的运用中，信号处理是关键，为了在噪声、杂波中探测目标，先进的信号处理技术必不可少。对于复杂目标而言，时间分割回波合成了其回波，这些回波信号从各个散射中心反射回来，具有每个目标的独特回波特征，从而增加了信号处理的难度。
（三）目标回波建模
在UWB雷达的运用中，目标物体运时，目标物体的目标观测角、散射中心数都处于不稳定状态，经目标物体反射回的回波，就成为一系列的回波，难以形成集中回波，信号的形成不稳定，便使接收信号不可预测。因此，需要建立目标模型，对UWB雷达回波进行研究，对散射回波的特征进行研究，对目标的距离像、回波信号形式等进行描述。
三、UWB雷达生命探测系统的技术研制
（一）脉冲等效采样接收机的研制
在UWB雷达生命探测系统中，最为关键的技术是等效采样接受。对比于与高速实时采样技术，等效采样接收具有性能稳定、成本低的优点，不仅使系统硬件成本降低，也使目标回波信息完整，从而为后期目标的识别、检测提供真实、完整信息，提高检测的准确性。
（二）高稳定度纳秒冲激脉冲源
高稳定度纳秒脉冲源的设计是生命探测仪发射机应用的关键技术。在生命探测仪的运用中，纳秒脉冲源发射的是信号属于瞬间冲激信号，通过瞬态信号理论、瞬态电磁理论对其进行全新设计。
（三）准确高效的目标检测算法
在检测人体运动的过程中，由于雷达运动速度较快、反射截面较大，可利用相邻两次回波之间的变化对目标的有无进行判断。例如，在进行心肺运动的检测时，由于心肺体积小，通过雷法散射的截面积较小，又由于对人体内部进行检测，运行速度慢、反射弱，在这种情况下，就需要进行长时间的观察，以此检测人体心肺的运动。
（四）设计脉冲波形保真时域收发天线
UWB雷达生命探测系统，可利用渐变开槽印刷天线，具有重量轻、剖面低的优点，便于安装，可进行大规模集成。在进行生命探测时，可大范围的安装，扩大信号范围，提高探测的准确性。
四、结束语
由于UWB雷达技术具有使用范围广、可靠性强、抗干扰能力强、准确度高、探测速度高等特点，被广泛运用在各个探测领域。在生命探测系统中，UWB雷达技术的应用，增强了探测的准确性。UWB雷达充分利用UWB信号、目标回波建模、信号处理等技术，研制脉冲等效采样接收机、高稳定度纳秒冲激脉冲源、高效的目标检测算法等，提高探测效率，也为UWB雷达生命探测系统的推广提供广阔前景。
参考文献
[1]何永波. 超宽带雷达回波信号微动特征识别研究 [D].成都理工大学，2009.
[2]赵伟. 雷达波生命探测技术研究[D].国防科学技术大学，2009.
[3]李鑫. UWB脉冲雷达呼吸信号检测算法研究[D].中国科学院深圳先进技术研究院，2013.
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