【摘 要】
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超宽带（Ultra Wide Band,UWB）技术具有信号增益高、处理速度快、抗干扰性强等优势,能够对待测目标实现高精度的实时定位和成像,近年来在无线安全探测领域引起了广泛关注。随着无线安全探测的探测范围不断扩大、探测对象日益复杂、探测精度要求不断提高,UWB无线安全探测系统的测量精度、实时处理能力、环境适应性等性能需要进一步提升。针对上述问题,本文对现有方法进行了改进,增强了系统的环境适应性,
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超宽带（Ultra Wide Band,UWB）技术具有信号增益高、处理速度快、抗干扰性强等优势,能够对待测目标实现高精度的实时定位和成像,近年来在无线安全探测领域引起了广泛关注。随着无线安全探测的探测范围不断扩大、探测对象日益复杂、探测精度要求不断提高,UWB无线安全探测系统的测量精度、实时处理能力、环境适应性等性能需要进一步提升。针对上述问题,本文对现有方法进行了改进,增强了系统的环境适应性,能够在实际场景下取得更好的检测效果。本文的主要研究内容包括:1.针对现有UWB无线安全探测系统中的定位部分存在应用环境单一、安全性低以及受限于实际测量精度等缺陷,提出了一种改进的UWB三维实时定位方法。该方法对到达时间差（Time Difference Of Arrival,TDOA）三维定位算法进行了优化,可以在较少的探测器数目下,实现较高的定位精度;设计了自适应的到达时间（Time Of Arrival,TOA）时延估计方法,可以满足不同的环境和设计要求。该方法折中了系统复杂度和定位精度,可以在较短时间内实现实时定位,具有较强的环境适应性。2.针对现有UWB无线安全探测系统中的成像部分在入射面凹凸不平的情况下会出现性能恶化的问题,提出了一种改进的UWB微波全息成像方法。该方法在全息图的生成部分,通过对入射点的求解构建三段式传播结构,在此基础上评估入射面凹凸不平的影响,之后通过相屏估计解算入射波经过入射面的幅度和相位变化;在全息图的重构部分,采用相位补偿方法和分层重构方法得到UWB微波图像。这种改进方法具有运算量小、成像精度高的特点。3.结合本文提出的方法,设计并实现了一种UWB无线安全探测系统。该系统在边长为150米的大型正方体室内,定位的标准差小于1米,具有非常高的定位精度;并且能够适应入射面凹凸不平的情况,克服了已有算法的缺陷,取得了很好的成像效果。测试结果表明:该系统的实时性好、定位和成像精度高,具有很强的实用价值和应用前景。
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