第1章 引言 1
1.1 多普勒效应 2
1.2 相对论多普勒效应和时间膨胀 3
1.3 雷达中观察到的多普勒效应 6
1.4 多普勒频移的估计和分析 8
1.5 多普勒频率估计的克拉美－罗界 14
1.6 微多普勒效应 14
1.7 雷达中观察到的微多普勒效应 15
1.8 微多普勒频移的估计和分析 16
1.8.1 瞬时频率分析 17
1.8.2 联合时频分析 18
1.9 物体的微多普勒特征 20
参考文献 22
附录1A MATLAB源代码 26
第2章 雷达微多普勒效应基础 31
2.1 刚体运动 31
2.1.1 欧拉角 32
2.1.2 四元数 37
2.1.3 运动方程 39
2.2 非刚体运动 40
2.3 运动物体的电磁散射 43
2.3.1 目标的雷达截面积 43
2.3.2 雷达截面积预测方法 45
2.3.3 运动物体的电磁散射 46
2.4 计算微多普勒效应的基础数学 47
2.4.1 微运动目标引起的微多普勒 48
2.4.2 振动引起的微多普勒频移 50
2.4.3 旋转引起的微多普勒频移 53
2.4.4 圆锥运动引起的微多普勒频移 55
2.5 双基微多普勒效应 60
2.6 多基微多普勒效应 64
2.7 微多普勒估计的克拉美－罗界 65
参考文献 66
附录2A 67
附录2B MATLAB源代码 69
第3章 刚体运动的微多普勒效应 81
3.1 钟摆振荡 82
3.1.1 钟摆的非线性运动动力学建模 82
3.1.2 钟摆的雷达截面积（RCS）建模 88
3.1.3 振荡钟摆的雷达后向散射 89
3.1.4 振荡钟摆产生的微多普勒特征 91
3.2 直升机旋翼 92
3.2.1 旋转旋翼叶片的数学模型 93
3.2.2 旋转旋翼叶片的RCS模型 97
3.2.3 物理光学眼面预测模型 99
3.2.4 旋翼叶片的雷达后向散射 101
3.2.5 旋翼叶片的微多普勒特征 102
3.2.6 所需的最小脉冲重复频率 106
3.2.7 旋翼叶片微多普勒特征的分析和说明 108
3.3 自旋对称陀螺 110
3.3.1 对称陀螺的无外力旋转 112
3.3.2 扭矩引起的对称陀螺的旋转 113
3.3.3 对称陀螺的RCS模型 115
3.3.4 对称陀螺的雷达后向散射 115
3.3.5 进动陀螺产生的微多普勒特征 116
3.3.6 进动陀螺微多普勒特征的分析和说明 116
3.4 风力涡轮机 119
3.4.1 风力涡轮机的微多普勒特征 119
3.4.2 风力涡轮机微多普勒特征的分析和说明 120
参考文献 121
附录3A MATLAB源代码 123
第4章 非刚性物体运动的微多普勒效应 143
4.1 人体的关节运动 145
4.1.1 人的行走 145
4.1.2 人体行走周期性运动的描述 146
4.1.3 人体运动的仿真 147
4.1.4 人体部件的参数 147
4.1.5 根据经验的数学参数化模型推导的人体行走模型 149
4.1.6 获取人体运动的运动学参数 159
4.1.7 三维运动学数据采集 161
4.1.8 基于角度循环图模式的角度运动学特性 164
4.1.9 行人的雷达后向散射 168
4.1.10 人体运动数据处理 169
4.1.11 人体运动引起的雷达微多普勒特征 171
4.2 鸟类的扑翼运动 174
4.2.1 鸟类扑翼运动学 175
4.2.2 鸟类扑翼的多普勒观测 177
4.2.3 鸟类扑翼的仿真 178
4.3 四足动物的运动 181
4.3.1 四足运动的建模 182
4.3.2 四足运动的微多普勒特征 182
4.3.3 小结 183
参考文献 184
附录4A MATLAB源代码 187
附录4B MATLAB源代码 231
第5章 微多普勒特征的分析与解释 243
5.1 生物运动感知 244
5.2 生物运动的分解 246
5.2.1 基于统计的分解方法 246
5.2.2 联合时频域中的微多普勒特征分解 247
5.2.3 基于物理结构的分解 247
5.3 从微多普勒特征中提取特性 250
5.4 从微多普勒特征中估计运动学参数 253
5.5 人体运动识别 257
5.5.1 用于人体运动识别的特性 257
5.5.2 异常的人类行为 257
5.5.3 小结 258
参考文献 259
第6章 总结、挑战和展望 263
6.1 总结 264
6.2 挑战 264
6.2.1 分解微多普勒特征 264
6.2.2 基于微多普勒特征的特性提取和目标辨识 265
6.3 展望 266
6.3.1 多基微多普勒分析 266
6.3.2 基于微多普勒特征的分类 267
6.3.3 基于微多普勒辨识的听觉方法 268
6.3.4 穿墙环境下的微多普勒特征 268
参考文献 269
术语表 271