基于微多普勒特征的人类行为分类方法研究
发布时间:2021-11-05 20:04
目标不同结构部件相对运动(微动)产生的多普勒效应称为微多普勒效应。研究人员可以利用微多普勒特征来研究人类正常行为,从而有效检测异常行为或威胁。因此开展基于微多普勒特征的人类行为分类及相关问题研究在医疗康复、生命救援、公共安全与医疗监测等领域具有广阔应用前景,受到研究人员的广泛关注。本文针对现有微多普勒信号处理方法存在的不足,主要从噪声抑制、特征提取及目标分类等三方面展开具体研究,在现有理论和方法的基础上,进一步拓展基于微多普勒特征的人类行为分类的理论基础,设计更具普适性和鲁棒性的高效方法,为微多普勒特征的具体应用提供理论和技术支撑。本文提出的算法及模型全部通过理论分析、计算机仿真以及测量数据检验,证实其具有良好性能。具体研究内容归纳如下:1、研究了目标与微多普勒效应之间的关系。针对微多普勒雷达测量数据样本不足的问题,提出了一种基于运动捕捉数据的人类行为雷达回波模拟方法。该方法通过人类运动数据对人类行为建模,结合雷达系统收发位置关系,对雷达回波进行模拟。不同人类行为的模拟样本与其雷达测量样本特征参数的一致性验证了该方法的有效性。2、研究了经验模式分解及其衍生算法信号去噪问题。针对信号去噪...
【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】:128 页
【学位级别】:博士
【文章目录】:
摘要
abstract
缩略词表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 微多普勒效应研究现状
1.2.1 刚体微多普勒效应研究现状
1.2.2 非刚体微多普勒效应研究现状
1.3 关键技术研究现状及问题
1.3.1 数据准备
1.3.2 噪声抑制
1.3.3 特征提取
1.3.4 目标分类
1.4 本文主要创新
1.5 论文组织结构
第二章 人类行为雷达回波信号模拟方法及分类算法研究
2.1 引言
2.2 微多普勒效应
2.2.1 物理原理
2.2.2 目标微多普勒频移
2.3 人类行为雷达回波信号模拟方法
2.3.1 数据来源
2.3.2 人体建模
2.3.3 回波信号模拟
2.4 分类算法及分类性能评估指标
2.4.1 分类算法
2.4.2 分类性能评估指标
2.5 本章小结
第三章 基于EMD的人类行为回波信号的去噪重构算法研究
3.1 引言
3.2 常用EMD类算法简介
3.2.1 EMD算法
3.2.2 EEMD算法
3.2.3 CEEMDAN算法
3.3 基于数理统计的分解分量直接提取准则
3.3.1 分解分量直接提取准则
3.3.2 EMD分解分量直接提取准则验证
3.3.3 EEMD分解分量直接提取准则验证
3.3.4 CEEMDAN分解分量直接提取准则验证
3.4 基于字典的缺失信号分量重构算法
3.4.1 缺失信号分量重构算法
3.4.2 EMD筛选过程破坏的信号分量重构验证
3.4.3 EEMD筛选过程破坏的信号分量重构验证
3.4.4 CEEMDAN筛选过程破坏的信号分量重构验证
3.5 本章小结
第四章 针对人类行为的多分量微多普勒频率估计算法研究
4.1 引言
4.2 稀疏多分量频率估计算法
4.2.1 信号模型
4.2.2 字典学习
4.2.3 空间回归
4.2.4 算法分析
4.3 仿真验证与分析
4.3.1 算法性能理论下限
4.3.2 线性调频信号频率估计与分析
4.3.3 正弦调频信号频率估计与分析
4.4 测量数据验证与分析
4.4.1 基于MoCap的合成信号频率重构
4.4.2 测量信号频率重构
4.5 本章小结
第五章 基于微多普勒特征的人类行为分类算法研究
5.1 引言
5.2 基于迭代卷积神经网络特征提取分类算法
5.2.1 理论分析
5.2.2 算法
5.2.3 仿真数据验证
5.2.4 测量数据验证
5.3 方向对微多普勒特征分类性能影响
5.3.1 方向对分类性能影响仿真
5.3.2 方向对分类性能影响实验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 研究工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于双雷达微动特征融合的无人机分类识别[J]. 章鹏飞,李刚,霍超颖,殷红成. 雷达学报. 2018(05)
[2]微动目标雷达特征提取、成像与识别研究进展[J]. 张群,胡健,罗迎,陈怡君. 雷达学报. 2018(05)
[3]基于卷积神经网络和微动特征的人体步态识别技术[J]. 袁延鑫,孙莉,张群. 信号处理. 2018(05)
[4]基于微多普勒效应和AR模型的车辆目标分类方法[J]. 李开明,张群,罗迎,丁帅帅,郭英. 电子学报. 2018(04)
[5]弹道目标宽带雷达干涉式三维成像与微动特征提取[J]. 胡健,罗迎,张群,孙玉雪,胡超. 电子与信息学报. 2017(08)
[6]基于贝塞尔函数基信号分解的微动群目标特征提取方法[J]. 张群,何其芳,罗迎. 电子与信息学报. 2016(12)
[7]基于动态字典的卡车目标微动参数估计方法[J]. 李开明,张群,雷磊,罗迎. 电子学报. 2016(11)
[8]基于动态时间规整算法的车辆目标分类研究[J]. 丁帅帅,张群,张亮,孙璐. 火力与指挥控制. 2016(10)
[9]基于机载窄带雷达的舰船目标多普勒特性分析[J]. 杨秋,张群,王敏,孙莉. 系统工程与电子技术. 2015(12)
[10]基于自适应视野聚类匹配的多目标分离与提取[J]. 李靖卿,冯存前,张栋. 系统工程与电子技术. 2015(09)
本文编号:3478426
【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】:128 页
【学位级别】:博士
【文章目录】:
摘要
abstract
缩略词表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 微多普勒效应研究现状
1.2.1 刚体微多普勒效应研究现状
1.2.2 非刚体微多普勒效应研究现状
1.3 关键技术研究现状及问题
1.3.1 数据准备
1.3.2 噪声抑制
1.3.3 特征提取
1.3.4 目标分类
1.4 本文主要创新
1.5 论文组织结构
第二章 人类行为雷达回波信号模拟方法及分类算法研究
2.1 引言
2.2 微多普勒效应
2.2.1 物理原理
2.2.2 目标微多普勒频移
2.3 人类行为雷达回波信号模拟方法
2.3.1 数据来源
2.3.2 人体建模
2.3.3 回波信号模拟
2.4 分类算法及分类性能评估指标
2.4.1 分类算法
2.4.2 分类性能评估指标
2.5 本章小结
第三章 基于EMD的人类行为回波信号的去噪重构算法研究
3.1 引言
3.2 常用EMD类算法简介
3.2.1 EMD算法
3.2.2 EEMD算法
3.2.3 CEEMDAN算法
3.3 基于数理统计的分解分量直接提取准则
3.3.1 分解分量直接提取准则
3.3.2 EMD分解分量直接提取准则验证
3.3.3 EEMD分解分量直接提取准则验证
3.3.4 CEEMDAN分解分量直接提取准则验证
3.4 基于字典的缺失信号分量重构算法
3.4.1 缺失信号分量重构算法
3.4.2 EMD筛选过程破坏的信号分量重构验证
3.4.3 EEMD筛选过程破坏的信号分量重构验证
3.4.4 CEEMDAN筛选过程破坏的信号分量重构验证
3.5 本章小结
第四章 针对人类行为的多分量微多普勒频率估计算法研究
4.1 引言
4.2 稀疏多分量频率估计算法
4.2.1 信号模型
4.2.2 字典学习
4.2.3 空间回归
4.2.4 算法分析
4.3 仿真验证与分析
4.3.1 算法性能理论下限
4.3.2 线性调频信号频率估计与分析
4.3.3 正弦调频信号频率估计与分析
4.4 测量数据验证与分析
4.4.1 基于MoCap的合成信号频率重构
4.4.2 测量信号频率重构
4.5 本章小结
第五章 基于微多普勒特征的人类行为分类算法研究
5.1 引言
5.2 基于迭代卷积神经网络特征提取分类算法
5.2.1 理论分析
5.2.2 算法
5.2.3 仿真数据验证
5.2.4 测量数据验证
5.3 方向对微多普勒特征分类性能影响
5.3.1 方向对分类性能影响仿真
5.3.2 方向对分类性能影响实验
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 研究工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】:
期刊论文
[1]基于双雷达微动特征融合的无人机分类识别[J]. 章鹏飞,李刚,霍超颖,殷红成. 雷达学报. 2018(05)
[2]微动目标雷达特征提取、成像与识别研究进展[J]. 张群,胡健,罗迎,陈怡君. 雷达学报. 2018(05)
[3]基于卷积神经网络和微动特征的人体步态识别技术[J]. 袁延鑫,孙莉,张群. 信号处理. 2018(05)
[4]基于微多普勒效应和AR模型的车辆目标分类方法[J]. 李开明,张群,罗迎,丁帅帅,郭英. 电子学报. 2018(04)
[5]弹道目标宽带雷达干涉式三维成像与微动特征提取[J]. 胡健,罗迎,张群,孙玉雪,胡超. 电子与信息学报. 2017(08)
[6]基于贝塞尔函数基信号分解的微动群目标特征提取方法[J]. 张群,何其芳,罗迎. 电子与信息学报. 2016(12)
[7]基于动态字典的卡车目标微动参数估计方法[J]. 李开明,张群,雷磊,罗迎. 电子学报. 2016(11)
[8]基于动态时间规整算法的车辆目标分类研究[J]. 丁帅帅,张群,张亮,孙璐. 火力与指挥控制. 2016(10)
[9]基于机载窄带雷达的舰船目标多普勒特性分析[J]. 杨秋,张群,王敏,孙莉. 系统工程与电子技术. 2015(12)
[10]基于自适应视野聚类匹配的多目标分离与提取[J]. 李靖卿,冯存前,张栋. 系统工程与电子技术. 2015(09)
本文编号:3478426
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