More than 42 000 fires occur nationwide and cause over 2500 casualties every year. There is a lack of specialized equipment, and rescue operations are conducted with a minimal number of apparatuses. Through-the-wall radars (TTWRs) can improve the rescue efficiency, particularly under limited visibility due to smoke, walls, and collapsed debris. To overcome detection challenges and maintain a small-form factor, a TTWR system-on-chip (SoC) and its architecture have been proposed. Additive reception based on coherent clocks and reconfigurability can fulfill the TTWR demands. A clock-based single-chip infrared radar transceiver with embedded control logic is implemented using a 130-nm complementary metal oxide semiconductor. Clock signals drive the radar operation. Signal-to-noise ratio enhancements are achieved using the repetitive coherent clock schemes. The hand-held prototype radar that uses the TTWR SoC operates in real time, allowing seamless data capture, processing, and display of the target information. The prototype is tested under various pseudo-disaster conditions. The test standards and methods, developed along with the system, are also presented.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.16
no.3
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pp.164-168
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2016
A dual-band through-the-wall imaging radar receiver for a frequency-modulated continuous-wave radar system was designed and fabricated. The operating frequency bands of the receiver are S-band (2-4 GHz) and X-band (8-12 GHz). If the target is behind a wall, wall-reflected waves are rejected by a reconfigurable $G_m-C$ high-pass filter. The filter is designed using a high-order admittance synthesis method, and consists of transconductor circuits and capacitors. The cutoff frequency of the filter can be tuned by changing the reference current. The receiver system is fabricated on a printed circuit board using commercial devices. Measurements show 44.3 dB gain and 3.7 dB noise figure for the S-band input, and 58 dB gain and 3.02 dB noise figure for the X-band input. The cutoff frequency of the filter can be tuned from 0.7 MHz to 2.4 MHz.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.11
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pp.5527-5545
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2019
Through-wall ultra-wide band (UWB) radar has been considered as one of the preferred and non-contact technologies for the targets detection owing to the better time resolution and stronger penetration. The high time resolution is a result of a larger of bandwidth of the employed UWB pulses from the radar system, which is a useful tool to separate multiple targets in complex environment. The article emphasised on human subject localization and detection. Human subject usually can be detected via extracting the weak respiratory signals of human subjects remotely. Meanwhile, the range between the detection object and radar is also acquired from the 2D range-frequency matrix. However, it is a challenging task to extract human respiratory signals owing to the low signal to clutter ratio. To improve the feasibility of human respiratory signals detection, a new method is developed via analysing the standard deviation based kurtosis of the collected pulses, which are modulated by human respiratory movements in slow time. The range between radar and the detection target is estimated using joint time-frequency analysis (JTFA) of the analysed characteristics, which provides a novel preliminary signature for life detection. The breathing rates are obtained using the proposed accumulation method in time and frequency domain, respectively. The proposed method is validated and proved numerically and experimentally.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.14
no.4
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pp.405-410
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2014
In this paper, we compare the quality of images reconstructed by a conventional delayed-sum (DS) algorithm and radiation pattern-based DS algorithm. In order to evaluate the quality of images, we apply the target-to-clutter ratio (TCR), which is commonly used in synthetic aperture radar (SAR) image assessment. The radiation pattern-based DS algorithm enhances the TCR of the image by focusing the target signals and preventing contamination of the radar scene. We first consider synthetic data obtained through GprMax2D/3D, a finite-difference time-domain (FDTD) forward solver. Experimental data of a 2-GHz bandwidth stepped-frequency signal are collected using a vector network analyzer (VNA) in an anechoic chamber setup. The radiation pattern-based DS algorithm shows a 6.7-dB higher TCR compared to the conventional DS algorithm.
Ha, Jong-Soo;Cho, Byung-Lae;Sun, Sun-Gu;Lee, Jong-Min;Cho, Kyu-Gong
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.24
no.6
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pp.654-660
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2013
This paper describes an imaging approach to detect targets behind a wall. To acquire the accurate information over the strong signals reflected by the wall and affected by multipath, a bi-static through-wall imaging radar using a noise waveform is proposed in this paper including the methodology of imaging the received signal. The complete derivation of the proposed approach is presented. And the result of tests is demonstrated to show the possibility of the proposed approach.
Abdalla, Abdi T.;Alkhodary, Mohammad T.;Muqaibel, Ali H.
ETRI Journal
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v.40
no.3
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pp.376-388
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2018
In through-the-wall radar imaging (TWRI), the presence of front and side walls causes multipath propagation, which creates fake targets called multipath ghosts. They populate the scene and reduce the probability of correct target detection, classification, and localization. In modern TWRI, specular multipath exploitation has received considerable attention for reducing the effects of multipath ghosts. However, this exploitation is challenged by the requirements of the reflecting geometry, which is not always available. Currently, the demand for a high radar image resolution dictates the use of a large aperture and wide bandwidth. This results in a large amount of data. To tackle this problem, compressive sensing (CS) is applied to TWRI. With CS, only a fraction of the data are used to produce a high-quality image, provided that the scene is sparse. However, owing to multipath ghosts, the scene sparsity is highly deteriorated; hence, the performance of the CS algorithms is compromised. This paper presents and discusses the adverse effects of multipath ghosts in TWRI. It describes the physical formation of ghosts, their challenges, and existing suppression techniques.
In order to solve the undetected probability of multiple targets in ultra-wideband (UWB) through-the-wall radar imaging (TWRI), a time-delay and amplitude modified back projection (BP) algorithm is proposed. The refraction point is found by Fermat's principle in the presence of a wall, and the time-delay is correctly compensated. On this basis, transmission loss of the electromagnetic wave, the absorption loss of the refraction wave, and the diffusion loss of the spherical wave are analyzed in detail. Amplitude compensation is deduced and tested on a model with a single-layer wall. The simulating results by finite difference time domain (FDTD) show that it is effective in increasing the scattering intensity of the targets behind the wall. Compensation for the diffusion loss in the spherical wave also plays a main role. Additionally, the two-layer wall model is simulated. Then, the calculating time and the imaging quality are compared between a single-layer wall model and a two-layer wall model. The results illustrate the performance of the time-delay and amplitude-modified BP algorithm with multiple targets and multiple-layer walls of UWB TWRI.
Kiasari, Mohammad Ahangar;Na, Seung You;Kim, Jin Young
Journal of Sensor Science and Technology
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v.23
no.3
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pp.149-157
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2014
This paper considers the ability of counting and positioning multi-targets by using a mobile UWB radar device. After a background subtraction process, distinguishing between clutters and human body signals, the position of targets will be computed using weighted Gaussian mixture methods. While computer vision offers many advantages, it has limited performance in poor visibility conditions (e.g., at night, haze, fog or smoke). UWB radar can provide a complementary technology for detecting and tracking humans, particularly in poor visibility or through-wall conditions. As we know, for 2D measurement, one method is the use of at least two receiver antennas. Another method is the use of one mobile radar receiver. This paper tried to investigate the position detection of the stationary human body using the movement of one UWB radar module.
Borehole radar reflection surveys were carried out in the horizontal borehole to detect EDZ while constructing the tunnel for the research facility of the nuclear waste disposal in Korea. The horizontal borehole has been bored at a length of 35 m from shelter to be parallel with the tunnel which would be planed. While the tunnel has been constructing with the explosive excavation, the borehole radar reflection surveys carried out 5 times with the interval of 2 or 4 days for monitoring EDZ. The most typical change of the reflection event resulted from the face of the wall of tunnel which had been produced newly by the excavation of the tunnel daily, EDZ has been detected with constructing images of difference between two measurement stages, and also the change of EDZ through the time has been done, which is due to the generation of crack and weakening of the rock strength of the face of the tunnel's wall near previous portion of the face of a blind end of tunnel according to explosive excavation.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.12
no.4
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pp.425-433
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2019
In this paper, the RCS analysis of the 10m unmanned surface vehicles was performed, and the factors of RCS increase were analyzed. Modeling techniques by transforming a geometric shape can reduce the RCS area, which can be used to develop stealth unmanned surface vehicles. In order to reduce the RCS, the existing Top Mast part was moved 1m to the tail part, the 5 degree tilt angle was moved below 0.5 m, and additional guided walls were installed to minimize the influence on the center and surrounding corner reflecting structures. As a result of comparing and analyzing the RCS analysis value with the existing model, it can be seen that the reduced countermeasure model is -3.79 dB lower than the existing model for all elevations. In particular, it can be seen that the strong scattering phenomenon is substantially removed in the region except the sacrificial angle region. In addition, it can be seen that in the case of -5m to 2m where the guide wall is added, the reflected signal is improved up to 20 to 40 dB or more, so that it does not appear on the 2D ISAR image. RCS analysis of unmanned surface vehicles explained the process of analyzing and identifying problem location through distance profile analysis and ISAR image analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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