matlab人体步态雷达回波信号仿真(3)

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2003年美国著名学者Victor C．Chen在他的文章中提出了微多普勒效应。他将目标的组成部分除质心平动以外的振动、转动和加速度等微小运动称为微动。微动是普遍存在的，如人体的体动、桥梁的机械振动、引擎引起的车辆表面的振动、中段弹头的进动等[9]。雷达向目标发射电磁波，电磁波与目标物体相互作用会产生回波，雷达回波信号特征表征了目标的一些信息。当目标以恒定的速度运动时，回波信号的载频会发生偏移，这个效应称为多普勒效应。多普勒频移是由雷达发射的电磁波的波长和目标与雷达的相对速度所决定的。对于一个以恒定速度移动的目标来说，它所产生的多普勒频移是时不变的；如果目标或者目标上的某些部分存在相对于目标主运动方向上的机械振动或者旋转，则回波信号的频率将被调制，体现在频谱图上的则是频移旁瓣的出现。这种现象就称为微多普勒效应[10]。微多普勒是从频率上描述了目标微动的雷达特征，反映的是多普勒频移的瞬时特性，表征了目标微动的瞬时径向速度。源:自~751-·论`文'网·www.751com.cn/

微多普勒效应首先是在连续激光系统中提出的，该系统发射一个具有光波频段的电磁波，接收到以目标为背景的光波，它保留了很好的回波的相位信息，通过与参考相位的对比可以获得很高的相位识别灵敏度。由于距离上一个波长会产生相位上2π的偏移，对于连续激光系统而言，假设波长，那么的波程差会产生相位上2π的偏移，可见其灵敏度是非常高的。很多情况下，目标或者其上的部件会存在微运动，如直升机上螺旋桨的旋转，船上旋转的天线，桥身的机械振动，引擎引起的物体表面的振动等等。微运动的多样性会产生由于目标主方向上的运动引起的回波载频频移之上的额外的频率偏移。如果目标在主方向上的运动速度是恒定的，那么由于该恒定的运动所产生的频率偏移是不随时间变化的。如果目标存在振动或者旋转，那么由于振动或者旋转所引起的频率上的偏移就是一个时变的函数，体现在雷达回波载频上就是一个周期性的频率调制。对于一个纯粹的周期性的振动和旋转而言，该微运动所产生的就是以多普勒频移为中心，周期与微运动周期一致的频率调制的旁瓣。这样的一种调制是由雷达发射的电磁波的载频、目标振动或者旋转的微运动的频率、目标振动方向、旋转形式所决定的。由于频率调制过程归根结底就是回波相位上的变化，因此对回波相位的连续考察就成了研究微多普勒效应的重点。

近年来，将微多普勒技术与雷达目标识别结合，发展了基于微多普勒分析的目标识别技术。微多普勒技术主要是研究目标的微运动特征所带来的频移特性。如果一个目标的先验微运动信息是已知的，那么就可以从雷达回波中提取出目标的运动特征，进而可以判断是何种目标；或者即使目标的先验微运动信息是未知的，仍然可以从雷达回波信息中提取出很多有用的信息，比如目标的运动方向、微运动周期等等来预判目标的运动形式以及目标的类型。通过研究目标运动产生的微多普勒效应，我们可以确定目标的特征，并且微多普勒效应还提供了一种新的分析目标物体结构和类型的方法。微多普勒特征是现存的分析目标特征方法上的一种补充，可以用来确认特殊目标的类型，甚至可以确定目标的运动形式以及引擎所引起的振动速度。通过引擎振动引起的目标的回波信息可以确定产生振动的引擎属于坦克还是汽车的，这样，在实时处理的帮助下，通过对目标类型的判断和估计迅速做出相应的抉择，从而获得战场上的主动权[11]。