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摘要：超宽带生物雷达由于其具有良好的距离分辨力、穿透能力和抗干扰性能等优点,广泛运用于灾害救援、反恐斗争等场合。生物雷达在实际运用中,由于雷达发射的电磁波要穿透废墟或障碍物照射到人体目标然后产生反射,反射的雷达回波信号中包含大量的杂波和噪声,携带的人体生命信息非常微弱。由此为了获取有用的生命体信息,必须采取噪声抑制策略以去除噪声,保留有用信息。本课题组前期采取了傅里叶变换策略滤除高频噪声,保留低频有用生命体信息,但是生物雷达探测到的生命特点信号属于非平稳信号,不满足傅里叶变换策略要求的信号平稳性检测设,同时傅里叶变换不具有时频浅析的局域性,去噪的同时使信号的突变部分变得平滑,可能损失了突变位置携带的重要信息。针对以上情况,本探讨引入了以HHT变换为基础的噪声抑制策略,将UWB雷达回波信号经EMD分解为表征不同时间特点尺度的IMF分量,找出IMF分量中噪声占主导模态与信号占主导模态的分界点,提取噪声占主导模态部分中的有用信号成分,将其与信号占主导模态部分的IMF分量相加重构出去噪后的雷达回波信号。本探讨主要完成了以下三个方面的工作：1、对HHT变换进行了探讨,浅析了其瞬时频率、固有模态函数及Hilbert谱浅析等概念的作用,并对其在运用中的优缺点进行了讨论。2、完成了HHT变换核心步骤EMD分解算法的编写,并对经过预处理后的UWB雷达回波信号进行了EMD分解,对分解得到的IMF分量的能量分布进行了浅析,根据其是否出现能量极小值点选择了不同的策略对其进行处理,最终能有效去除高频噪声,保留低频有用信息。3、将基于HHT变换的去噪结果与原经0.5Hz低通滤波器去噪的结果进行了比较,发现该策略不仅有效地去除了高频噪声,同时保留了信号中的突变部分的细节信息。本探讨主要革新点在于：1、将HHT变换的策略引入到UWB生物雷达回波信号处理中,首次运用于人体呼吸信号的提取。2、针对雷达回波信号信噪比的高低差别,分别采取了基于IMF分量能量浅析的策略与基于噪声与信号自相关函数特性差别的浅析策略,都能达到去除高频噪声的目的。为了更完整的保留信号中的细节信息,对噪声占主导模态部分还采取了类似于小波软阈值去噪的策略,提取了该部分中含有的有用信息。关键词：超宽带生物雷达论文HHT变换论文EMD分解论文IMF分量论文
缩略语表5-6
中文摘要6-8
Abstract8-11
前言11-13
文献回顾13-16
1 实验数据采集16-18
1.1 超宽带生物雷达硬件系统描述16-17
1.2 雷达回波信号介绍17
1.3 雷达回波信号预处理17-18
2 HHT变换的实现18-28
2.1 经验模态分解18-23
2.1.1 筛分历程18-21
2.1.2 对实际雷达回波信号进行经验模态分解21-23
2.2 Hilbert谱浅析23-25
2.3 对Hilbert-Huang变换浅析25-27
2.3.1 HHT变换的优点25-26
2.3.2 Hilbert-Huang变换中有着的不足及改善26-27
2.4 本章小结27-28
3 基于HHT变换的UWB雷达回波信号噪声抑制28-50
3.1 EMD分解的滤波特性29-31
3.2 算法的论述基础31-32
3.3 对实际UWB雷达回波信号进行噪声抑制32-48
3.3.1 实验数据浅析33-38
3.3.2 基于IMF分量能量浅析的策略38-40
3.3.3 基于噪声与信号自相关函数特性差别的浅析策略40-48
3.4 本章小结48-50
小结50-52