第1章 墙体衰减与色散 1
1.1引言 1
1.2材质的介电性 3
1.2.1材料的色散 6
1.2.2典型墙体的电特性 7
1.3穿墙中衰减和色散的测量技术 7
1.3.1时域技术 7
1.3.2频域技术 8
1.4结构特性与时间选通 10
1.4.1单次穿透技术 10
1.4.2多次穿透技术 11
1.5从材料参数至穿墙传播模型 12
1.6近期研究和发展 14
1.6.1墙体模型 15
1.6.2穿墙传播的仿真 15
1.6.3穿墙传播的测量 16
1.7现有的系统、应用和研究方向 16
1.8小结 17
参考文献 17
第2章 穿墙成像雷达天线单元，阵列和系统 22
2.1引言 22
2.2 TWRI系统设计注意事项 22
2.2.1墙体参数、传播模型和损耗 22
2.2.2链路预算和系统功率考虑 26
2.3阵列拓扑、带宽和超宽带天线 28
2.3.1 TWRI阵列拓扑结构 28
2.3.2宽带微带型天线单元 31
2.3.3超宽带天线 35
2.4 TWRI天线阵列开发实例 40
2.4.1应用于便携式TWRI系统的印制宽带阵列的开发 40
2.4.2用于TWRI系统的维瓦尔第阵列的开发 44
2.4.3 TWRI系统中维瓦尔第子阵列的实现 46
致谢 49
参考文献 49
第3章 用于穿墙雷达成像的波束形成技术 54
3.1引言 54
3.2点扩展函数 55
3.2.1分辨率 58
3.2.2旁瓣 58
3.2.3栅瓣 59
3.3墙体对波束形成的影响 61
3.3.1均匀墙体 61
3.3.2非均匀墙体 65
3.4波束形成阵列的实现 68
3.4.1阵元功能 68
3.4.2波束形成方式 68
3.4.3阵列配置 69
3.5波束形成算法 70
3.5.1后向投影 70
3.5.2直接频域成像算法 71
3.5.3ω-k算法 71
3.5.4 Capon波束形成器 72
3.5.5计算效率对比 75
参考文献 76
第4章 基于密布和分布孔径的墙后目标成像与定位 78
4.1引言 78
4.2雷达成像 79
4.2.1相参雷达成像 79
4.2.2同时发射正交波形 80
4.2.3考虑墙体 81
4.2.4非相参雷达成像 81
4.2.5步进频方法 82
4.3实际成像系统的性能限制 82
4.3.1系统设计对成像系统性能的影响 82
4.3.2用于目标定位的成像方法 85
4.3.3分布式孔径系统 87
4.4目标距离估计与定位 88
4.4.1基于DOA和距离信息的目标定位 88
4.4.2三边测量目标定位 89
4.4.3距离估计 90
4.5用于运动目标定位的时频分析 92
4.5.1时频表示 92
4.5.2基于STFT相位信息的距离估计 93
4.5.3基于双线性时频分布相位信息的距离估计 93
4.5.4基于多普勒特征的距离估计 94
4.5.5例子 94
4.6利用双频合成孔径雷达定位无生命的运动目标 97
4.7小结 97
参考文献 97
第5章 应用于穿墙探测与成像的传统及新兴波形 100
5.1引言 100
5.2传统雷达波形 100
5.2.1窄脉冲波形 100
5.2.2调频波形 101
5.2.3 M序列相位编码波形 102
5.2.4噪声波形 103
5.2.5超宽带波形 104
5.2.6传统波形结果 104
5.3探测环境对电磁波传播的影响 107
5.3.1对场景分辨率、天线尺寸与工作频率的分析 108
5.4穿墙雷达波形设计 109
5.4.1匹配照射波形 109
5.4.2混沌波形 113
5.4.3正交频分多址（OFDM）波形 114
5.5小结 116
参考文献 116
第6章 穿墙成像的逆散射方法 119
6.1引言 119
6.2墙体的类型及介电和散射特性 119
6.2.1均匀墙体 120
6.2.2非均匀墙体 120
6.2.3均匀墙体参数估计 122
6.3自由空间传播模型下的穿墙成像 122
6.3.1墙体对雷达回波和目标成像的影响 122
6.3.2实际建筑物场景中的成像退化 125
6.4 TWRI逆散射方法 127
6.4.1逆散射的数学表达 127
6.4.2线性化Born模型 128
6.4.3作为线性逆散射问题的TWRI 129
6.5雷达重聚焦增强的穿墙成像 133
6.5.1墙体补偿的雷达回波和目标图像增强 133
6.5.2灵敏度分析 134
6.6运动目标检测和定位 136
参考文献 138
第7章 穿墙建筑物微波层析技术 140
7.1引言 140
7.1.1章节安排 141
7.2几何光学：起始期、生命期和结束期 141
7.2.1射线起始期：发射天线特性 142
7.2.2射线生命期：传播与“繁衍” 144
7.2.3射线衰亡期：接收天线特性 145
7.3射线的衍射 146
7.3.1紧凑障碍物衍射 146
7.3.2边界衍射 147
7.3.3什么时候衍射变得重要 148
7.3.4半阴影普遍性以及波前复原 149
7.4射线与理想墙体的相互作用 151
7.5布拉格散射和墙体波导共振 154
7.5.1 Bloch定理：周期结构散射的普遍特点 154
7.5.2布拉格衍射和射线理论 156
7.5.3波导模式以及长时间拖尾 157
7.5.4分层墙体中的钢筋：精确解 158
7.6数值实现的一些思考 161
7.7数值结果 162
7.7.1深度限制：一些敏感性试验 165
7.7.2实际建筑物数据的例子 167
7.8多径效应限制与衍射层析 169
7.9小结 169
致谢 170
参考文献 170
第8章 用于穿墙雪达成像的解析射线追踪方法 172
8.1引言 172
8.2用于建筑物的射线方法 173
8.2.1简介 173
8.2.2 UTD概述 173
8.2.3透射场和反射场 174
8.2.4绕射场 174
8.2.5高阶项 177
8.3墙体建模 178
8.3.1常见的多层钢筋墙体 178
8.3.2周期介质墙 185
8.3.3周期介电墙的等效均匀介质模型 187
8.4在成像中的应用 189
8.4.1穿墙成像算法 189
8.4.2一个建筑物的简单例子 190
8.4.3成像中的墙体消除 192
8.5小结 194
致谢 194
参考文献 195
第9章 穿墙成像的合成孔径雷达技术 198
9.1引言 198
9.2电磁建模技术 199
9.3人体的雷达特征信号 199
9.4 SAR成像算法 202
9.5简单房间的SAR图像 204
9.5.1模型描述 204
9.5.2简单房间中的人 205
9.5.3煤渣空心砖墙房间和成像参数的折中考虑 207
9.5.4用于条带SAR的后向投影算法 209
9.5.5 TWRI中的极化技术 211
9.5.6伪像分析 212
9.6复杂房间的SAR图像 213
9.6.1模型描述 213
9.6.2仿真地面平台的SAR成像 214
9.6.3仿真机载平台的SAR成像 216
9.7雷达实测的SAR图像 217
9.8消除墙体的成像技术 219
9.9三维SAR成像 219
9.10小结 220
参考文献 221
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 224
10.1简介 224
10.2冲激合成孔径雷达基础 225
10.2.1脉冲发生器 225
10.2.2天线 227
10.2.3平台 228
10.2.4性能预测工具和系统设计注意事项 229
10.2.5信号处理 232
10.3 ImpSAR穿墙目标检测和识别 236
10.3.1现象学 236
10.3.2去墙 236
10.3.3举例说明 237
10.3.4 ImpSAR图像目标检测 239
10.4三维立体ImpSAR 242
10.5小结 243
致谢 244
参考文献 244
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 246
11.1引言 246
11.1.1雷达测量设备 246
11.2 SAR标准散射模型 247
11.3穿墙特征提取 250
11.3.1子孔径成像 251
11.3.2高度向处理 252
11.3.3非参数反卷积 258
11.3.4散射基元检测和最大似然参数估计 260
11.4例子 261
11.5小结 263
11.6下一步工作 264
致谢 264
参考文献 264
第12章 穿墙成像雷达检测方法 268
12.1引言 268
12.2单视和多视图像的集中式检测 268
12.2.1单视和多视成像 268
12.2.2一个简单的门限检测方案 270
12.2.3奈曼-皮尔逊检验 271
12.3穿墙雷达图像的统计特性 271
12.3.1成像 272
12.3.2经验统计特性研究 272
12.3.3墙体影响 276
12.4穿墙雷达成像中的自适应检测 276
12.5多视成像的分布式检测 279
12.6实验结果 281
12.6.1单视成像 281
12.6.2多视成像 284
12.6.3分布式检测 286
12.6.4三维成像 287
12.7小结 289
致谢 289
参考文献 289
第13章 穿墙雷达图像中的隐蔽目标检测 292
13.1引言 292
13.2隐蔽目标成像方法的特征 293
13.3线性采样方法 294
13.4 LSM方法的适用性 296
13.5基于LSM方法的墙内成像 296
13.5.1成像流程概述 297
13.6概念验证的数值仿真 299
13.6.1关于测量配置的几点考虑 300
13.6.2成像过程的结果 300
13.7小结 303
致谢 304
参考文献 304
第14章 穿墙雷达成像的快速录取与压缩感知技术 306
14.1引言 306
14.2方法1：使用少量数据的步进频率波束形成 307
14.3方法2：压缩感知 310
14.3.1 TWRI中的步进频率压缩感知 312
14.3.2压缩感知成像 312
14.3.3应用CS进行数据恢复 314
14.3.4仿真 315
14.4 TWRI时域脉冲压缩感知 319
14.4.1问题陈述 319
14.4.2压缩感知的应用 320
14.4.3仿真 321
14.5小结 323
参考文献 323
第15章 运动人体目标的雷达微多普勒特征 326
15.1引言 326
15.1.1多普勒效应 326
15.1.2雷达观测中的微多普勒效应 327
15.1.3微多普勒处理、估计与分析 327
15.1.4单站、双站及多站微多普勒特征 328
15.2由微动力学引起的微多普勒的基本原理 331
15.2.1目标运动的微多普勒特征 332
15.2.2人体不同活动的雷达散射 336
15.2.3人体运动的微多普勒特征分析 337
15.2.4从微多普勒特征中恢复运动信息 338
15.2.5人的心跳的微多普勒分析 339
15.3多站微多普勒特征 340
15.3.1多站微多普勒特征的优点 340
15.3.2人体运动的多站微多普勒特征 340
15.4利用微多普勒特征的目标分类 344
15.5运动目标检测 345
参考文献 346