穿墙雷达成像

本书从墙和建筑材料的电磁属性的研究开始，讨论了在天线阵元设计和阵列配置中的各种技术，波束形成的概念和问题，以及集中和分布式孔径天线阵列的应用。
本书还详细讨论了波形设计，逆散射方法和基于物理模型的方法，合成孔径雷达（SAR）技术，冲激雷达，多层建筑物的机载雷达成像，目标检测方法，隐蔽目标检测，压缩感知（CS）方法。最后给出了如何运用微多普勒特征进行人体微动的测量。

Moeness G. Amin博士1984年于美国科罗拉多大学Boulder分校获得了他的博士学位。从1985年开始，他成为维拉诺瓦（Villanova）大学的教职人员，现为该分校电子和计算机工程系的教授和先进通信中心的主任。他获得了欧洲信号处理学会2009年的个人技术成就奖。他是IEEE院士，国际光学工程协会院士，获得了IEEE第三届千禧奖章，是2003年和200 4年IEEE信号处理协会的著名讲师，获得了1997年维拉诺瓦大学杰出教职人员研究奖，获得了1997年IEEE费城区服务奖。

第1章 墙体衰减与色散
1.1 引言
1.2 材质的介电性
1.2.1 材料的色散
1.2.2 典型墙体的电特性
1.3 穿墙中衰减和色散的测量技术
1.3.1 时域技术
1.3.2 频域技术
1.4 结构特性与时间选通
1.4.1 单次穿透技术
1.4.2 多次穿透技术
1.5 从材料参数至穿墙传播模型
1.6 近期研究和发展
1.6.1 墙体模型
1.6.2 穿墙传播的仿真
1.6.3 穿墙传播的测量
1.7 现有的系统、 应用和研究方向
1.8 小结
参考文献
第2章 穿墙成像雷达天线单元， 阵列和系统
2.1 引言
2.2 TWRI系统设计注意事项
2.2.1 墙体参数、 传播模型和损耗
2.2.2 链路预算和系统功率考虑
2.3 阵列拓扑、 带宽和超宽带天线
2.3.1 TWRI阵列拓扑结构
2.3.2 宽带微带型天线单元
2.3.3 超宽带天线
2.4 TWRI天线阵列开发实例
2.4.1 应用于便携式TWRI系统的印制宽带阵列的开发
2.4.2 用于TWRI系统的维瓦尔第阵列的开发
2.4.3 TWRI系统中维瓦尔第子阵列的实现
致谢
参考文献
第3章 用于穿墙雷达成像的波束形成技术
3.1 引言
3.2 点扩展函数
3.2.1 分辨率
3.2.2 旁瓣
3.2.3 栅瓣
3.3 墙体对波束形成的影响
3.3.1 均匀墙体
3.3.2 非均匀墙体
3.4 波束形成阵列的实现
3.4.1 阵元功能
3.4.2 波束形成方式
3.4.3 阵列配置
3.5 波束形成算法
3.5.1 后向投影
3.5.2 直接频域成像算法
3.5.3 ω？κ算法
3.5.4 Capon波束形成器
3.5.5 计算效率对比
参考文献
第4章 基于密布和分布孔径的墙后目标成像与定位
4.1 引言
4.2 雷达成像
4.2.1 相参雷达成像
4.2.2 同时发射正交波形
4.2.3 考虑墙体
4.2.4 非相参雷达成像
4.2.5 步进频方法
4.3 实际成像系统的性能限制
4.3.1 系统设计对成像系统性能的影响
4.3.2 用于目标定位的成像方法
4.3.3 分布式孔径系统
4.4 目标距离估计与定位
4.4.1 基于DOA和距离信息的目标定位
4.4.2 三边测量目标定位
4.4.3 距离估计
4.5 用于运动目标定位的时频分析
4.5.1 时频表示
4.5.2 基于STFT相位信息的距离估计
4.5.3 基于双线性时频分布相位信息的距离估计
4.5.4 基于多普勒特征的距离估计
4.5.5 例子
4.6 利用双频合成孔径雷达定位无生命的运动目标
4.7 小结
参考文献
第5章 应用于穿墙探测与成像的传统及新兴波形
5.1 引言
5.2 传统雷达波形
5.2.1 窄脉冲波形
5.2.2 调频波形
5.2.3 M序列相位编码波形
5.2.4 噪声波形
5.2.5 超宽带波形
5.2.6 传统波形结果
5.3 探测环境对电磁波传播的影响
5.3.1 对场景分辨率、 天线尺寸与工作频率的分析
5.4 穿墙雷达波形设计
5.4.1 匹配照射波形
5.4.2 混沌波形
5.4.3 正交频分多址（OFDM）波形
5.5 小结
参考文献
第6章 穿墙成像的逆散射方法
6.1 引言
6.2 墙体的类型及介电和散射特性
6.2.1 均匀墙体
6.2.2 非均匀墙体
6.2.3 均匀墙体参数估计
6.3 自由空间传播模型下的穿墙成像
6.3.1 墙体对雷达回波和目标成像的影响
6.3.2 实际建筑物场景中的成像退化
6.4 TWRI逆散射方法
6.4.1 逆散射的数学表达
6.4.2 线性化Born模型
6.4.3 作为线性逆散射问题的TWRI
6.5 雷达重聚焦增强的穿墙成像
6.5.1 墙体补偿的雷达回波和目标图像增强
6.5.2 灵敏度分析
6.6 运动目标检测和定位
参考文献
第7章 穿墙建筑物微波层析技术
7.1 引言
7.1.1 章节安排
7.2 几何光学： 起始期、 生命期和结束期
7.2.1 射线起始期： 发射天线特性
7.2.2 射线生命期： 传播与“繁衍”
7.2.3 射线衰亡期： 接收天线特性
7.3 射线的衍射
7.3.1 紧凑障碍物衍射
7.3.2 边界衍射
7.3.3 什么时候衍射变得重要
7.3.4 半阴影普遍性以及波前复原
7.4 射线与理想墙体的相互作用
7.5 布拉格散射和墙体波导共振
7.5.1 Bloch定理： 周期结构散射的普遍特点
7.5.2 布拉格衍射和射线理论
7.5.3 波导模式以及长时间拖尾
7.5.4 分层墙体中的钢筋： 精确解
7.6 数值实现的一些思考
7.7 数值结果
7.7.1 深度限制： 一些敏感性试验
7.7.2 实际建筑物数据的例子
7.8 多径效应限制与衍射层析
7.9 小结
致谢
参考文献
第8章 用于穿墙雷达成像的解析射线追踪方法
8.1 引言
8.2 用于建筑物的射线方法
8.2.1 简介
8.2.2 UTD概述
8.2.3 透射场和反射场
8.2.4 绕射场
8.2.5 高阶项
8.3 墙体建模
8.3.1 常见的多层钢筋墙体
8.3.2 周期介质墙
8.3.3 周期介电墙的等效均匀介质模型
8.4 在成像中的应用
8.4.1 穿墙成像算法
8.4.2 一个建筑物的简单例子
8.4.3 成像中的墙体消除
8.5 小结
致谢
参考文献
第9章 穿墙成像的合成孔径雷达技术
9.1 引言
9.2 电磁建模技术
9.3 人体的雷达特征信号
9.4 SAR成像算法
9.5 简单房间的SAR图像
9.5.1 模型描述
9.5.2 简单房间中的人
9.5.3 煤渣空心砖墙房间和成像参数的折中考虑
9.5.4 用于条带SAR的后向投影算法
9.5.5 TWRI中的极化技术
9.5.6 伪像分析
9.6 复杂房间的SAR图像
9.6.1 模型描述
9.6.2 仿真地面平台的SAR成像
9.6.3 仿真机载平台的SAR成像
9.7 雷达实测的SAR图像
9.8 消除墙体的成像技术
9.9 三维SAR成像
9.10小结
参考文献
第10章 冲激合成孔径雷达及其在穿墙检测和识别人与武器中的应用
10.1 简介
10.2 冲激合成孔径雷达基础
10.2.1 脉冲发生器
10.2.2 天线
10.2.3 平台
10.2.4 性能预测工具和系统设计注意事项
10.2.5 信号处理
10.3 ImpSAR穿墙目标检测和识别
10.3.1 现象学
10.3.2 去墙
10.3.3 举例说明
10.3.4 ImpSAR图像目标检测
10.4 三维立体ImpSAR
10.5 小结
致谢
参考文献
第11章 基于属性散射中心特征的穿墙合成孔径雷达的建筑物内部结构描述
11.1 引言
11.1.1 雷达测量设备
11.2 SAR标准散射模型
11.3 穿墙特征提取
11.3.1 子孔径成像
11.3.2 高度向处理
11.3.3 非参数反卷积
11.3.4 散射基元检测和最大似然参数估计
11.4 例子
11.5 小结
11.6 下一步工作
致谢
参考文献
第12章 穿墙成像雷达检测方法
12.1 引言
12.2 单视和多视图像的集中式检测
12.2.1 单视和多视成像
12.2.2 一个简单的门限检测方案
12.2.3 奈曼皮尔逊检验
12.3 穿墙雷达图像的统计特性
12.3.1 成像
12.3.2 经验统计特性研究
12.3.3 墙体影响
12.4 穿墙雷达成像中的自适应检测
12.5 多视成像的分布式检测
12.6 实验结果
12.6.1 单视成像
12.6.2 多视成像
12.6.3 分布式检测
12.6.4 三维成像
12.7 小结
致谢
参考文献
第13章 穿墙雷达图像中的隐蔽目标检测
13.1 引言
13.2 隐蔽目标成像方法的特征
13.3 线性采样方法
13.4 LSM方法的适用性
13.5 基于LSM方法的墙内成像
13.5.1 成像流程概述
13.6 概念验证的数值仿真
13.6.1 关于测量配置的几点考虑
13.6.2 成像过程的结果
13.7 小结
致谢
参考文献
第14章 穿墙雷达成像的快速录取与压缩感知技术
14.1 引言
14.2 方法 1： 使用少量数据的步进频率波束形成
14.3 方法2： 压缩感知
14.3.1 TWRI 中的步进频率压缩感知
14.3.2 压缩感知成像
14.3.3 应用CS进行数据恢复
14.3.4 仿真
14.4 TWRI时域脉冲压缩感知
14.4.1 问题陈述
14.4.2 压缩感知的应用
14.4.3 仿真
14.5 小结
参考文献
第15章 运动人体目标的雷达微多普勒特征
15.1 引言
15.1.1 多普勒效应
15.1.2 雷达观测中的微多普勒效应
15.1.3 微多普勒处理、 估计与分析
15.1.4 单站、 双站及多站微多普勒特征
15.2 由微动力学引起的微多普勒的基本原理
15.2.1 目标运动的微多普勒特征
15.2.2 人体不同活动的雷达散射
15.2.3 人体运动的微多普勒特征分析
15.2.4 从微多普勒特征中恢复运动信息
15.2.5 人的心跳的微多普勒分析
15.3 多站微多普勒特征
15.3.1 多站微多普勒特征的优点
15.3.2 人体运动的多站微多普勒特征
15.4 利用微多普勒特征的目标分类
15.5 运动目标检测
参考文献