TY - BOOK
T1 - Recheneffiziente Algorithmen zur Objektidentifikation für materialdurchdringendes UWB-Radar
AU - Hantscher, Sebastian
PY - 2008/10
Y1 - 2008/10
N2 - Ausgangspunkt für diese Dissertation ist die Entwicklung von Konzepten zur Erkennung von Zielen innerhalb oder hinter Materialien, insbesondere die Detektion von Wasserleitungen in Wänden. Zunächst wurde ein Verfahren entwickelt, um aus A-Scans charakteristische Merkmale eines Objektes zu extrahieren. Dazu wurde eine auf Wiener Filterung basierte Radarkalibrierung vorgeschlagen, die es ermöglicht, den frequenzabhängigen Radarquerschnitt zu schätzen. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Anwendung der Konzepte der synthetischen Apertur für pulsbasierte Radarsysteme im Hinblick auf die Oberflächenrekonstruktion von Objekten. Andererseits wurde besonderes Augenmerk dabei auf die Rechenzeiten gelegt. Es wurden Algorithmen verwendet, die es ermöglichen, trotz eines reduzierten Datenvolumens, die Oberfläche der Leitungen rekonstruieren zu können, und dies mit den konventionellen Verfahren überlegener Recheneffizienz. Zur Verifikation wurden Messungen mit Hilfe der am Institut entwickelten UWB-Hardware unter realen Bedingungen erfolgreich durchgeführt.
Eine wesentliche Eigenschaft abbildender Radarsysteme ist die erzielbare Auflösung, die die Fähigkeit beschreibt, zwei eng benachbarte Objekte noch unterscheiden zu können. Da diese durch die verwendete Bandbreite sowie die Antennen bestimmt wird und damit systembedingt ist, sollte durch geeignete Signalverarbeitungsmethoden die Auflösungsgrenze verschoben werden. Dies führte zur Entwicklung verschiedener Pulstrennungsverfahren. Dabei wurden sowohl korrelationsbasierte Methoden als genetische Optimierungsverfahren entwickelt und für die Problemstellung der Identifizierung angepasst. Anhand eines Experiments von eng benachbarten Rohrleitungen in Gasbeton konnte die Funktionalität der vorgestellten Algorithmik demonstriert werden. Es konnten die Zielobjekte detektiert und anhand ihrer Form identifiziert werden, obwohl ihre Reflexionen in den Rohdaten nicht zu unterscheiden waren.
AB - Ausgangspunkt für diese Dissertation ist die Entwicklung von Konzepten zur Erkennung von Zielen innerhalb oder hinter Materialien, insbesondere die Detektion von Wasserleitungen in Wänden. Zunächst wurde ein Verfahren entwickelt, um aus A-Scans charakteristische Merkmale eines Objektes zu extrahieren. Dazu wurde eine auf Wiener Filterung basierte Radarkalibrierung vorgeschlagen, die es ermöglicht, den frequenzabhängigen Radarquerschnitt zu schätzen. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Anwendung der Konzepte der synthetischen Apertur für pulsbasierte Radarsysteme im Hinblick auf die Oberflächenrekonstruktion von Objekten. Andererseits wurde besonderes Augenmerk dabei auf die Rechenzeiten gelegt. Es wurden Algorithmen verwendet, die es ermöglichen, trotz eines reduzierten Datenvolumens, die Oberfläche der Leitungen rekonstruieren zu können, und dies mit den konventionellen Verfahren überlegener Recheneffizienz. Zur Verifikation wurden Messungen mit Hilfe der am Institut entwickelten UWB-Hardware unter realen Bedingungen erfolgreich durchgeführt.
Eine wesentliche Eigenschaft abbildender Radarsysteme ist die erzielbare Auflösung, die die Fähigkeit beschreibt, zwei eng benachbarte Objekte noch unterscheiden zu können. Da diese durch die verwendete Bandbreite sowie die Antennen bestimmt wird und damit systembedingt ist, sollte durch geeignete Signalverarbeitungsmethoden die Auflösungsgrenze verschoben werden. Dies führte zur Entwicklung verschiedener Pulstrennungsverfahren. Dabei wurden sowohl korrelationsbasierte Methoden als genetische Optimierungsverfahren entwickelt und für die Problemstellung der Identifizierung angepasst. Anhand eines Experiments von eng benachbarten Rohrleitungen in Gasbeton konnte die Funktionalität der vorgestellten Algorithmik demonstriert werden. Es konnten die Zielobjekte detektiert und anhand ihrer Form identifiziert werden, obwohl ihre Reflexionen in den Rohdaten nicht zu unterscheiden waren.
M3 - Dissertation
ER -