小型企业网站开发,wordpress查看所有文章,html网页制作视频教学,永清住房和城乡建设部网站运动物体的微多普勒效应为人体动作识别提供了可能#xff0c;基于雷达的居家检测具有良好的隐私保护性#xff0c;且不易受环境因素影响#xff08;如光照、温度等#xff09;#xff0c;近年来已受到国内外学者的广泛关注。由于雷达信号的非平稳特性#xff0c;通过短时… 运动物体的微多普勒效应为人体动作识别提供了可能基于雷达的居家检测具有良好的隐私保护性且不易受环境因素影响如光照、温度等近年来已受到国内外学者的广泛关注。由于雷达信号的非平稳特性通过短时傅里叶变换或者小波变换等数字信号处理方法揭示人体运动情况的多普勒与微多普勒特征已经能够很好地显示出来这为基于雷达地人体摔倒检测提供了理论基础。 目录
1 多普勒效应
2 微多普勒效应
3 微多普勒信号分析 1 多普勒效应 根据波动理论当波源与观察者相互靠近或者相互远离时观察者接收到的频率以下简称接收频率与波源频率不一致这种现象叫做多普勒效应。根据波源与观察者的相对运动状态多普勒效应可以分为以下两种情况
1波源静止观察者相对介质运动接收频率与波源频率满足 其中 v 为波在介质中的传播速度v0 为观察者的径向移动速度若观察者靠近波源则取“”号反之取“-”号。
2观察者静止波源相对介质运动接收频率与波源频率满足 其中 vs 为波源的径向移动速度若波源向观察者接近则取“-”号反之取“”号。
多普勒效应引起的接收频率和波源频率之差定义为多普勒频移即 多普勒频移可以通过对接收信号的频谱分析得到。 应用多普勒效应的雷达称为多普勒雷达Doppler Radar在速度相同的情况下信号频率 越高多普勒效应越显著。 2 微多普勒效应 在波源频率已知的情况下运动物体速度的测量可以转换成多普勒频移的测量。或者说多普勒效应可以用于测量运动物体的速度例如行驶中的汽车。实际上行驶中的汽车等物体在物理上被等效为一个刚体。 然而在基于雷达的人体摔倒检测中人体不能被视为一个刚体。这是因为人在摔倒或者做其他动作时, 除人体躯干运动之外通常还伴随有手臂的摆动、头部的微小晃动等运动这些运动也会在雷达时频谱图中引入多普勒频率。这种由非刚体自身结构的振动或转动而引起的多普勒效应被称为微多普勒效应Micro-Doppler Effect。 If the object or any structural component of the object has an oscillatory motion in addition to the bulk motion of the object, the oscillation will induce additional frequency modulation on the returned signal and generates side bands about the Doppler shifted frequency of the transmitted signal due to the bulk motion. The additional Doppler modulation is called the micro-Doppler effect. 3 微多普勒信号分析 人体雷达信号的多普勒特征与微多普勒特征分别揭示了人体躯干的运动情况和除躯干外其他部位的运动情况。然而微多普勒信号在分析过程中也存在着一些挑战。
1强非平稳性傅里叶频谱不能反映微多普勒效应的真实特征
2多分量相互交叉频带集中难于分离
3特征微弱易被噪声淹没。 How to effectively decompose micro-Doppler signatures into mono-components that relate to the physical structural parts of a target and how to measure the embedded kinematic/structural information from mono-component signatures are still open issues. 对于非平稳信号可以采用时频变换和信号分解的分析方法。时频变换方法包括短时傅里叶变换Short Time Fourier Transform, STFT和连续小波变换Continuous wavelet transform CWT. 短时傅里叶变换 连续小波变换 通过短时傅里叶变换或者小波变换等数字信号处理方法揭示人体运动情况的多普勒特征和微多普勒特征已经能够很好地显示出来这为基于雷达的人体摔倒检测提供了理论基础。
