超寬帶雷達傳感器及網絡制造技術

戰略地放置在感興趣區域中的超寬帶雷達運動傳感器與無線自組網絡通信，以提供遠程區域監視。與運動傳感器相結合的掃描范圍脈沖雷達以及心跳和呼吸監控器進一步改善了鑒別能力。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及超寬帶雷達技術，且更具體而言，本專利技術涉及無線超寬帶 (UWB)傳感器和網絡。
技術介紹
無線分布式系統被開發來在軍用和民用上可靠地監控大范圍的環境。對 于邊境管理、基礎設施保護以及網絡中心戰應用來說，對運動的檢測是極其 有用的。當前，只有才及少的幾個周界安全系統(perimeter security system )利 用互聯的獨立的傳感器的網絡。大多數周界入侵檢測網絡需要提前設立大量 的基礎設施。某些最新式的系統利用環繞被監控的整個周界在預定深度放置 的掩埋電纜的范圍。其他系統采用 一 系列的照相機或其他運動傳感器 (motion sensor )。所有這些選擇都需要要么用于傳感器本身要么用于電能傳 遞和數據通信的基本的基礎設施。而且，大多數當前系統不能判斷沿著監控 的周界發生的入侵的地點。此外，當前技術不能提供可靠的目標鑒別的方法。 某些系統估計入侵物的大概尺寸且試圖利用該信息進行簡單的鑒別。先前，很多獨立的研究人員已經研究了通過基于發射脈沖的超寬帶雷達 和步進頻率波系統來識別目標的能力。這些努力主要集中于以下信號處理方法維格納(Wigner)分布(WD )組合自相關函數和傅立葉變換，以在組 合的時域和頻域上表達信號。該技術對于將從目標反向散射的信號分類是非 常有用的。研究人員推測海豚以類似的方法使用WD來對水下目標分類 (Gau腿rd, et al., 1996 ) ( Stifors, et al., 2000 )。小波變換是一種時頻技術，該技術對于觀察超帶寬雷達回波的不穩定屬 性很有用。能以高的時間分辨率定位大帶寬事件并以好的頻率分辨率定位固 定事件的能力，在識別信號和系統的脈沖響應(諸如在UWB目標響應中發 現的那些)方面是;^艮有吸引力的。小波理論允許時間和頻率分辨率折衷，以 在所有的點處都相等。對目標脈沖響應中的奇點(singularity)進行定位和分 類被發現是用于檢測和識別信號的最佳方法(Chambers, et al., 1993 )。與 UWB雷達相關的勢力(interest)的不連續性源于產生脈沖反射的不同表面 的反射和它們的衍生物。對這些特征的檢測將提供關于目標的尺寸、方向和 形狀的指示。優點是(1)限帶和時限的事件可定位在接近最佳限度的分辨 率格網上，(2)小波轉換之后，跨越很大數值范圍的最大衰落允許局部不連 續的特性-明顯有助于目標測量，以及(3)使用小波變換的分析嚴格對應 于物理處理，提供了比傳統方法更適當的觀察色散傳播(dispersive propagation )的才匡架。(Jouny, et al.， 1992, 1994 ) ( Fargues， et al. 1993 )?；谄纥c展開法 (sigularity expansion method ) 的消光脈沖 (extinction-pulse: E-脈沖)鑒別方案一般用在超寬帶雷達目標鑒別中。如 果散射目標在雷達的頻率范圍中產生明顯的固有響應(natural response),則 可以使用該技術。目標散射的電場可被分成早期和晚期響應。晚期響應的開 始被定義為最后的散射輻射從目標傳輸到接收天線所需的最大時間量。早期 對應于當激勵波形通過目標時從目標散射中心產生局部鏡面反射主導的響 應的被迫響應周期。晚期響應是激勵波經過之后存在的自由振蕩時期。盡管早期響應很復雜，晚期響應能夠分解成在由目標幾何尺寸確定的固 有頻率處振蕩的減幅正弦波的有限和。E-脈沖是瞬態的、持續時間有限的波 形，被設計成抵消出現在晚期響應中的目標的特定固有共振。因而，當與晚 期目標響應進行巻積計算時，E-脈沖可用于鑒別具有不同固有頻率特性的目 標。通過與最低能量的巻積，從預定的E-脈沖庫中識別出正確的E-脈沖。晚期E-脈沖技術是與方位無關的。因為目標共振頻率與激勵波形無關， 所以不管目標上的入射波形的視線角如何，晚期E-脈沖技術都可以起作用。 使用晚期E-脈沖技術的一個缺點是，當目標共振響應可得時，通常具有低的 信號強度。研究人員已經證明該技術能在噪聲環境中很好地工作；然而，如 果SNR太低，則將獲得不確定的結果(Mooney, et al., 2000 )。使用較高信號強度早期響應的更復雜的方法可能是所希望的。早期技術 取消了由與鏡面反射的臨時位置相關的方位而產生的頻域正弦函數。早期技 術可以得出更清楚的結果；不過，必須在每個不同的視線角為目標定義E-脈沖。對于優化的目標識別，研究人員已經研究出了這樣一種方法，該方法 組合了用于晚期響應的E-脈沖時域分析和早期響應中的頻域抵消(Rothwell， et al., 1994 )。若干研究人員繼續研究、發展和改進E-脈沖方法(Rothwell， et al.， 1985， 1986,1995 Chen， et al., 1986,1994 Ross， et al., 1990， 1994, 1998， Li， et al.， 1998, Damjanschitz, et al.， 1999 )。上述方法僅考慮單一 目標。在多目標的情況下， 與隔離的目標相比，還必須考慮互相結合的影響以及系統的固有頻率差異。 常規E-脈沖分析的缺點在于，對于晚期分析，它需要預先知道目標的固有頻 率，而對于早期分析，需要預先知道目標散射中心的地點和傳遞函數，該函 數為視線角的函數?，F在正在研究能夠直接提取E-脈沖而不需要提前知道它 們的響應的方法。此外，最近發表了從組合的早期/晚期方法消除冗余和減少 計算需求的方法。使用三階統計的方法可以展現使用常規二階技術所觀察不到的關于非 高斯信號和非線性的信息。高階譜(HOS)技術經常用于語音處理中，且被 超寬帶雷達用來通過提取與目標的幾何尺寸和紋理屬性相關的雙譜特征來 將目標分類。Kernal分析是一種HOS技術，涉及將目標當作脈沖響應未知的黑盒系 統處理。由入射波形和各種目標的返回信號組成的實驗數據用于建立起階數 不同的模型，以描述和分類脈沖響應。然后利用來自于未知目標的反向散射 回波和入射脈沖來確定具有最佳擬合的脈沖響應模型。獲得目標的近似瞬時脈沖響應的一個方法源于頻域物理光學法 而言是準確的。時域物理光學法(TDPO)可能更適用于建立起對于大的多 面目標的響應模型，因為它更有效地分析了大量的散射數據(Skinner, et al., 1993 )。這些技術中的最大誤差在于為傳播方向上彎曲的目標建模，因為表 面的當前相位會沿著物體非線性行進。Skinner還報告為了使結果準確還需 要知道目標的面元剖分(facetization )。之前的研究(Abrahamasson et al., 1991)預測了使用離散傅立葉變換 (DFT )技術在球形電介質目標的反向散射雷達剖面中的形態函數 (form-function )。目標識別是利用來自散射結構的回波提取的目標共振來執 行的。另一種稱為FDPO的計算方法(Skinner, et al., 1993 )報告了為了結果 準確需要了解目標的面元剖分。更新的研究(Mooney, et al., 2000)為了 E-脈沖目標識別而使用能量鑒別數(energy discrimination numb本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于對感興趣區域進行監控的方法，該方法包括：　在感興趣區域中放置多個低功率超寬帶（ＵＷＢ）雷達運動傳感器；　在所述區域中發射ＵＷＢ雷達信號，且由所述多個運動傳感器中的至少一個運動傳感器接收所述信號以產生接收信號；　分析所述接收信號以確定在所述區域內是否發生運動，且在所述區域內發生運動的情況下生成警報信號；　將所述警報信號傳送到無線自組網絡，以生成轉發的警報信號；以及　向目的地發射所述轉發的警報信號。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：小理查德R利奇，法拉納克內庫加，彼得C豪根，
申請(專利權)人：勞倫斯利弗莫爾國家安全有限責任公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]