3,852 research outputs found

    An Efficient Plot Fusion Method for High Resolution Radar Based on Contour Tracking Algorithm

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    With the development of radar system, the problem of enormous raw data has drawn much attention. A plot fusion method based on contour tracking algorithm is proposed to detect extended targets in a radar image. Firstly, the characteristic of radar image in complex environment is revealed. Then, the steps of traditional method, region growing method, and the proposed method are introduced. Meanwhile, the algorithm of tracking the contour of an extended target is illustrated in detail. It is not necessary to scan all the plots in the image, because the size of target is considered in the proposed method. Therefore, the proposed method is much more efficient than several existing methods. Lastly, the performance of several methods is tested using the raw data of two scenarios in real world. The experiment results show that the proposed method is practical and most likely to satisfy the real-time requirement in various complex environment

    Azimuth sidelobes suppression using multi-azimuth angle synthetic aperture radar images

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    A novel method is proposed for azimuth sidelobes suppression using multi-pass squinted (MPS) synthetic aperture radar (SAR) data. For MPS SAR, the radar observes the scene with different squint angles and heights on each pass. The MPS SAR mode acquisition geometry is given first. Then, 2D signals are focused and the images are registered to the master image. Based on the new signal model, elevation processing and incoherent addition are introduced in detail, which are the main parts for azimuth sidelobes suppression. Moreover, parameter design criteria in incoherent addition are derived for the best performance. With the proposed parameter optimization step, the new method has a prominent azimuth sidelobes suppression effect with a slightly better azimuth resolution, as verified by experimental results on both simulated point targets and TerraSAR-X data

    Multi-Sensor Data Fusion between Radio Tomographic Imaging and Noise Radar

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    The lack of situational awareness within an operational environment is a problem that carries high risk and expensive consequences. Radio Tomographic Imaging (RTI) and noise radar are two proven technologies capable of through-wall imaging and foliage penetration. The intent of this thesis is to provide a proof of concept for the fusion of data from RTI and noise radar. The output of this thesis will consist of a performance comparison between the two technologies followed by the derivation of a fusion technique to produce a single image. Proposals have been made for the integration of multiple-input multiple-output (MIMO) radar with RTI, however, no research has been done. Data fusion between RTI and noise radar has not been explored in academia. The impact of the expected results will provide the RTI and noise radar community a proof of concept for the fusion of data from two disparate sensor technologies. RTI is a tenured field of study at Air Force Institute of Technology (AFIT), whose results can be used to produce a platform for further options to be considered for military surveillance applications. The novelty of fusing data from RTI and noise radar is achieved with the derivation of a fusion technique utilizing Tikhonov regularization. Analyzing the results of the Tikhonov influenced techniques reveals up to a 100% error decrease in target pixel location, a 75% error decrease in target centroid location, a 28% size decrease in target pixel dispersion and a 72% improvement in an ideal solution comparison. The results of the research prove that Multi-Sensor Data Fusion (MSDF) images are of greater quality than that of the images generated by the disparate sensors independently. This effectively provides the RTI and noise radar communities a proof of concept for the fusion of data from two disparate sensor technologies

    Frequency Modulated Continuous Waveform Radar for Collision Prevention in Large Vehicles

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    The drivers of large vehicles can have very limited visibility, which contributes to poor situation awareness and an increased risk of collision with other agents. This thesis is focused on the development of reliable sensing for this close proximity problem in large vehicles operating in harsh environmental conditions. It emphasises the use of in-depth knowledge of a sensor’s physics and performance characteristics to develop effective mathematical models for use in different mapping algorithms. An analysis of the close proximity problem and the demands it poses on sensing technologies is presented. This guides the design and modelling process for a frequency modulated continuous waveform (FMCW) radar sensor for use in solving the close proximity problem. Radar offers better all-weather performance than other sensing modalities, but its measurement structure is more complex and often degraded by noise and clutter. The commonly used constant false alarm rate (CFAR) threshold approach performs poorly in applications with frequent extended targets and a short measurement vector, as is the case here. Therefore, a static detection threshold is calculated using measurements of clutter made using the radar, allowing clutter measurements to be filtered out in known environments. The detection threshold is used to develop a heuristic sensor model for occupancy grid mapping. This results in a more reliable representation of the environment than is achieved using the detection threshold alone. A Gaussian mixture extended Kalman probability hypothesis density filter (GM-EK-PHD) is implemented to allow mapping in dynamic environments using the FMCW radar. These methods are used to produce maps of the environment that can be displayed to the driver of a large vehicle to better avoid collisions. The concepts developed in this thesis are validated using simulated and real data from a low-cost 24GHz FMCW radar developed at the Australian Centre for Field Robotics at the University of Sydney

    Maritime Moving Target Detection, Tracking and Geocoding Using Range-Compressed Airborne Radar Data

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    Eine regelmäßige und großflächige überwachung des Schiffsverkehrs gewinnt zunehmend an Bedeutung, vor allem auch um maritime Gefahrenlagen und illegale Aktivitäten rechtzeitig zu erkennen. Heutzutage werden dafür überwiegend das automatische Identifikationssystem (AIS) und stationäre Radarstationen an den Küsten eingesetzt. Luft- und weltraumgestützte Radarsensoren, die unabhängig vom Wetter und Tageslicht Daten liefern, können die vorgenannten Systeme sehr gut ergänzen. So können sie beispielsweise Schiffe detektieren, die nicht mit AIS-Transpondern ausgestattet sind oder die sich außerhalb der Reichweite der stationären AIS- und Radarstationen befinden. Luftgestützte Radarsensoren ermöglichen eine quasi-kontinuierliche Beobachtung von räumlich begrenzten Gebieten. Im Gegensatz dazu bieten weltraumgestützte Radare eine große räumliche Abdeckung, haben aber den Nachteil einer geringeren temporalen Abdeckung. In dieser Dissertation wird ein umfassendes Konzept für die Verarbeitung von Radardaten für die Schiffsverkehr-überwachung mit luftgestützten Radarsensoren vorgestellt. Die Hauptkomponenten dieses Konzepts sind die Detektion, das Tracking, die Geokodierung, die Bildgebung und die Fusion mit AIS-Daten. Im Rahmen der Dissertation wurden neuartige Algorithmen für die ersten drei Komponenten entwickelt. Die Algorithmen sind so aufgebaut, dass sie sich prinzipiell für zukünftige Echtzeitanwendungen eignen, die eine Verarbeitung an Bord der Radarplattform erfordern. Darüber hinaus eignen sich die Algorithmen auch für beliebige, nicht-lineare Flugpfade der Radarplattform. Sie sind auch robust gegenüber Lagewinkeländerungen, die während der Datenerfassung aufgrund von Luftturbulenzen jederzeit auftreten können. Die für die Untersuchungen verwendeten Daten sind ausschließlich entfernungskomprimierte Radardaten. Da das Signal-Rausch-Verhältnis von Flugzeugradar-Daten im Allgemeinen sehr hoch ist, benötigen die neuentwickelten Algorithmen keine vollständig fokussierten Radarbilder. Dies reduziert die Gesamtverarbeitungszeit erheblich und ebnet den Weg für zukünftige Echtzeitanwendungen. Der entwickelte neuartige Schiffsdetektor arbeitet direkt im Entfernungs-Doppler-Bereich mit sehr kurzen kohärenten Verarbeitungsintervallen (CPIs) der entfernungskomprimierten Radardaten. Aufgrund der sehr kurzen CPIs werden die detektierten Ziele im Dopplerbereich fokussiert abgebildet. Wenn sich die Schiffe zusätzlich mit einer bestimmten Radialgeschwindigkeit bewegen, werden ihre Signale aus dem Clutter-Bereich hinausgeschoben. Dies erhöht das Verhältnis von Signal- zu Clutter-Energie und verbessert somit die Detektierbarkeit. Die Genauigkeit der Detektion hängt stark von der Qualität der von der Meeresoberfläche rückgestreuten Radardaten ab, die für die Schätzung der Clutter-Statistik verwendet werden. Diese wird benötigt, um einen Detektions-Schwellenwert für eine konstante Fehlalarmrate (CFAR) abzuleiten und die Anzahl der Fehlalarme niedrig zu halten. Daher umfasst der vorgeschlagene Detektor auch eine neuartige Methode zur automatischen Extraktion von Trainingsdaten für die Statistikschätzung sowie geeignete Ozean-Clutter-Modelle. Da es sich bei Schiffen um ausgedehnte Ziele handelt, die in hochauflösenden Radardaten mehr als eine Auflösungszelle belegen, werden nach der Detektion mehrere von einem Ziel stammende Pixel zu einem physischen Objekten zusammengefasst, das dann in aufeinanderfolgenden CPIs mit Hilfe eines Bewegungsmodells und eines neuen Mehrzielverfolgungs-Algorithmus (Multi-Target Tracking) getrackt wird. Während des Trackings werden falsche Zielspuren und Geisterzielspuren automatisch erkannt und durch ein leistungsfähiges datenbankbasiertes Track-Management-System terminiert. Die Zielspuren im Entfernungs-Doppler-Bereich werden geokodiert bzw. auf den Boden projiziert, nachdem die Einfallswinkel (DOA) aller Track-Punkte geschätzt wurden. Es werden verschiedene Methoden zur Schätzung der DOA-Winkel für ausgedehnte Ziele vorgeschlagen und anhand von echten Radardaten, die Signale von echten Schiffen beinhalten, bewertet

    Evaluation of lameness detection using radar sensing in ruminants

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    Background: Lameness is a major health, welfare and production-limiting condition for the livestock industries. The current ‘gold-standard’ method of assessing lameness by visual locomotion scoring is subjective and time consuming, whereas recent technological advancements have enabled the development of alternative and more objective methods for its detection. Methods: This study evaluated a novel lameness detection method using micro-Doppler radar signatures to categorise animals as lame or non-lame. Animals were visually scored by veterinarian and radar data were collected for the same animals. Results: A machine learning algorithm was developed to interpret the radar signatures and provide automatic classification of the animals. Using veterinary scoring as a standard method, the classification by radar signature provided 85 per cent sensitivity and 81 per cent specificity for cattle and 96 per cent sensitivity and 94 per cent specificity for sheep. Conclusion: This radar sensing method shows promise for the development of a highly functional, rapid and reliable recognition tool of lame animals, which could be integrated into automatic, on-farm systems for sheep and cattle
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