分布式穿墙成像雷达管控与数据融合技术研究
发布时间：2021-10-19 17:58
分布式穿墙雷达通过利用位于多个不同视角的节点雷达,协同完成对建筑房间内隐蔽目标的稳健探测,以隔墙“看清”房间内多个目标的情况,解决传统单站穿墙探测存在的视觉盲区及目标遮挡问题,其在反恐侦察、执法抓捕、病人监护等领域具有重要的社会意义和应用价值。相较于传统的单台穿墙成像雷达独立探测,分布式穿墙成像雷达需要多个节点雷达和融合中心协同工作,因此,融合中心对多台穿墙成像雷达的管控操作和多台穿墙成像雷达数据融合方法研究,具有非常重要的意义。本文针对分布式穿墙雷达管控与数据融合问题,研究了多雷达节点组网、雷达工作状态管控、多节点数据融合、单节点及融合中心上位机软件设计等问题,实现了 3台穿墙雷达的组网、管控以及数据融合,具体内容如下:1.针对节点雷达和融合中心协同工作与管控问题,进行了分布式穿墙成像雷达管控系统分析与组网设计,通过计算数据传输速率选定了基于无线局域网的无线传输方案;进行了节点雷达和融合中心硬件平台选型,介绍了分布式穿墙成像雷达管控系统工作原理以及典型应用场景;进行了融合中心对节点雷达的管控行为以及控制码的设计;2.针对多个节点雷达的数据融合问题,研究了基于图像分割与邻域滤波的图像融...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文献11中提出的传感器网络架构[11]
电子科技大学硕士学位论文4图像融合算法[12]，利用车载合成孔径雷达进行实验，证明了多视点融合方法在室内空间映射和隐蔽目标检测中的优势。同年，德国伊尔梅瑙工业大学的S.Jovanoska提出了一种用于多人定位和跟踪的分布式超宽带传感器网络，该网络中，每个传感器都有一个发射器和两个接收器，传感器平台对所有接收机检测到的目标进行距离估计，然后这些信息被发送到一个融合中心，进行融合并得到最后的目标位置估计，并通过实际场景验证了该方案的可行性[13]，实验场景示意图及各传感器实物图如图1-3所示。(a)(b)图1-3文献13中的实验场景示意图及各传感器实物图。(a)实验房间示意图；(b)Sensor1、Sensor2、Sensor3实物图[13]同一年中，伍伦贡大学的C.H.Seng等学者研究了穿墙成像雷达中用于目标检测的图像处理方法，提出应用图像分割技术区分目标区域和杂波区域来增强图像，然后利用图像融合技术对增强后的图像进行融合的方法[14]，最大熵分割和模糊逻辑融合在对比中表现出较好的效果。同时，C.H.Seng等学者研究了同一场景下多个视角的雷达图像融合问题，提出了一种利用高斯瑞利混合分布自动形成模糊隶属函数的概率模糊逻辑的图像融合方法[15]，通过实验结果表明，该方法提高了图像对比度，增强了目标检测能力。同样是这一年，斯诺伐克科希策技术大学的D.
电子科技大学硕士学位论文32表3-2信机控制板所需资源汇总资源名称串口SDIOSPI接口I2C通用IO所需数量2个1个1~2个1个至少4个射频收发信机通过SPI接口向信机控制板发送原始基带回波数据，SPI接口工作模式配置为主机模式，信机控制板控制核心为从机。其中，SPI数据时钟为10MHz，上升沿数据输出，下降沿数据有效，每次发送32bit，发送数据期间ss为低电平，相应时序图如图3-2所示。图3-2射频收发信机SPI接口FPGA时序仿真图射频收发信机SPI时钟为10MHz，因此要求与之进行数据通信的信机控制板SPI接口要达到此时钟速度，即信机控制板控制核心的SPI可靠通信频率要大于等于10MHz，下面对一些单片机进行CPU主频和SPI可靠通信频率对比，详见表3-3。表3-3部分单片机CPU主频和SPI可靠通信频率对比表单片机型号CPU主频SPI可靠通信频率STM32F4系列168MHz约21MHzSTM32F1系列72MHz约18MHzC8051F12098MHz约12.25MHzMSP430F1498MHz约4MHz本文中设计的信机控制板选用单片机作为控制核心，主流的单片机有51单片机、MSP430单片机和STM32单片机等，STM32单片机发展迅速，价格实惠且性
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维Otsu图像快速分割方法的改进[J]. 高飞彪,陈南南. 黑河学院学报. 2019(10)
[2]FreeRTOS与μC/OS-Ⅲ内核分析及选型研究[J]. 杨玥,邵浩然,张索非. 科技视界. 2018(24)
[3]格雷码的来源以及格雷码的应用[J]. 梅媛,沈祖斌. 科技视界. 2016(27)
[4]超宽带穿墙雷达成像技术研究现状[J]. 蔡继亮,童创明,姬伟杰. 电讯技术. 2012(09)
[5]超宽带穿墙雷达成像技术研究[J]. 介利军,欧阳缮,杨洁,陈玉生. 现代雷达. 2012(05)
[6]一种超宽带穿墙雷达多视角成像融合算法[J]. 罗建宝,蒋留兵,彭亚红,徐婷. 桂林电子科技大学学报. 2011(06)
[7]集中式网络结构探索[J]. 汪帅. 电脑编程技巧与维护. 2010(20)
[8]步进变频穿墙成像雷达中反投影算法研究[J]. 崔国龙,孔令讲,杨建宇. 电子科技大学学报. 2008(06)
[9]灰度图象的二维Otsu自动阈值分割法[J]. 刘健庄,栗文青. 自动化学报. 1993(01)
硕士论文
[1]多视角建筑布局成像技术研究[D]. 马静.电子科技大学 2013
[2]基于Windows完成端口的高性能服务器框架的研究与实现[D]. 李兴.华南理工大学 2011
[3]穿墙雷达多视角成像算法研究[D]. 梁启仍.电子科技大学 2011
[4]穿墙雷达成像技术研究[D]. 贾勇.电子科技大学 2010
本文编号：3445351
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文献11中提出的传感器网络架构[11]
电子科技大学硕士学位论文4图像融合算法[12]，利用车载合成孔径雷达进行实验，证明了多视点融合方法在室内空间映射和隐蔽目标检测中的优势。同年，德国伊尔梅瑙工业大学的S.Jovanoska提出了一种用于多人定位和跟踪的分布式超宽带传感器网络，该网络中，每个传感器都有一个发射器和两个接收器，传感器平台对所有接收机检测到的目标进行距离估计，然后这些信息被发送到一个融合中心，进行融合并得到最后的目标位置估计，并通过实际场景验证了该方案的可行性[13]，实验场景示意图及各传感器实物图如图1-3所示。(a)(b)图1-3文献13中的实验场景示意图及各传感器实物图。(a)实验房间示意图；(b)Sensor1、Sensor2、Sensor3实物图[13]同一年中，伍伦贡大学的C.H.Seng等学者研究了穿墙成像雷达中用于目标检测的图像处理方法，提出应用图像分割技术区分目标区域和杂波区域来增强图像，然后利用图像融合技术对增强后的图像进行融合的方法[14]，最大熵分割和模糊逻辑融合在对比中表现出较好的效果。同时，C.H.Seng等学者研究了同一场景下多个视角的雷达图像融合问题，提出了一种利用高斯瑞利混合分布自动形成模糊隶属函数的概率模糊逻辑的图像融合方法[15]，通过实验结果表明，该方法提高了图像对比度，增强了目标检测能力。同样是这一年，斯诺伐克科希策技术大学的D.
电子科技大学硕士学位论文32表3-2信机控制板所需资源汇总资源名称串口SDIOSPI接口I2C通用IO所需数量2个1个1~2个1个至少4个射频收发信机通过SPI接口向信机控制板发送原始基带回波数据，SPI接口工作模式配置为主机模式，信机控制板控制核心为从机。其中，SPI数据时钟为10MHz，上升沿数据输出，下降沿数据有效，每次发送32bit，发送数据期间ss为低电平，相应时序图如图3-2所示。图3-2射频收发信机SPI接口FPGA时序仿真图射频收发信机SPI时钟为10MHz，因此要求与之进行数据通信的信机控制板SPI接口要达到此时钟速度，即信机控制板控制核心的SPI可靠通信频率要大于等于10MHz，下面对一些单片机进行CPU主频和SPI可靠通信频率对比，详见表3-3。表3-3部分单片机CPU主频和SPI可靠通信频率对比表单片机型号CPU主频SPI可靠通信频率STM32F4系列168MHz约21MHzSTM32F1系列72MHz约18MHzC8051F12098MHz约12.25MHzMSP430F1498MHz约4MHz本文中设计的信机控制板选用单片机作为控制核心，主流的单片机有51单片机、MSP430单片机和STM32单片机等，STM32单片机发展迅速，价格实惠且性
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维Otsu图像快速分割方法的改进[J]. 高飞彪,陈南南. 黑河学院学报. 2019(10)
[2]FreeRTOS与μC/OS-Ⅲ内核分析及选型研究[J]. 杨玥,邵浩然,张索非. 科技视界. 2018(24)
[3]格雷码的来源以及格雷码的应用[J]. 梅媛,沈祖斌. 科技视界. 2016(27)
[4]超宽带穿墙雷达成像技术研究现状[J]. 蔡继亮,童创明,姬伟杰. 电讯技术. 2012(09)
[5]超宽带穿墙雷达成像技术研究[J]. 介利军,欧阳缮,杨洁,陈玉生. 现代雷达. 2012(05)
[6]一种超宽带穿墙雷达多视角成像融合算法[J]. 罗建宝,蒋留兵,彭亚红,徐婷. 桂林电子科技大学学报. 2011(06)
[7]集中式网络结构探索[J]. 汪帅. 电脑编程技巧与维护. 2010(20)
[8]步进变频穿墙成像雷达中反投影算法研究[J]. 崔国龙,孔令讲,杨建宇. 电子科技大学学报. 2008(06)
[9]灰度图象的二维Otsu自动阈值分割法[J]. 刘健庄,栗文青. 自动化学报. 1993(01)
硕士论文
[1]多视角建筑布局成像技术研究[D]. 马静.电子科技大学 2013
[2]基于Windows完成端口的高性能服务器框架的研究与实现[D]. 李兴.华南理工大学 2011
[3]穿墙雷达多视角成像算法研究[D]. 梁启仍.电子科技大学 2011
[4]穿墙雷达成像技术研究[D]. 贾勇.电子科技大学 2010
本文编号：3445351
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3445351.html
