基于核四极矩共振的爆炸物探测理论及关键技术研究

爆炸物探测是反恐安全检测的重要内容，其中利用核四极矩共振（Nuclear Quadrupole Resonance 缩写为 NQR）信号来进行爆炸物探测具有非接触探测、并能判断爆炸物性质的优势，但是NQR信号通常非常微弱，同时受到严重干扰，利用常规检测方法来检测非常困难。本项目将研究采用信号处理的方法，解决基于NQR信号进行爆炸物探测的关键技术问题。在建立高精度的NQR信号,噪声和射频干扰的统计模型的基础上针对空间分集接收的探测体制，开展微弱NQR信号检测、识别和频率估计的基础理论研究,充分利用空、时、频域特性和自由度，探索新的优化策略，提出有效的处理新方法和准则，力求在NQR信号探测系统中的非高斯射频干扰抑制技术、微弱NQR信号检测、识别及参数估计方法方面取得创新性成果，为NQR信号探测技术在隐蔽爆炸物检测中的应用提供基础理论、方法和关键技术支撑。

爆炸物探测是反恐安全检测的重要内容，其中利用核四极矩共振（Nuclear Quadrupole Resonance 缩写为 NQR）信号来进行爆炸物探测具有非接触探测、并能判断爆炸物性质的优势，但是NQR信号通常非常微弱，同时受到严重干扰，利用常规检测方法来检测非常困难。本报告对基于NQR信号探测爆炸物的干扰抑制及信号参数估计两大关键技术进行系统研究，从分析NQR信号及射频干扰的统计特性出发给出了相应的信号模型，基于建立的信号模型及双接收天线的探测系统体制，研究了空域、时域及空时级联的自适应干扰抑制算法，实现干扰的有效抑制。在此基础上进一步开展微弱NQR信号检测和参数估计方法，充分利用空、时、频域特性和自由度，系统地提出有效的处理新方法。针对干扰抑制与微弱核四极矩共振信号检测问题，提出了一种基于Hankel矩阵方式下奇异值分解的干扰抑制方法；针对含有干扰信号与热噪声的自由衰减信号的参数估计问题，提出了基于总体最小二乘的线性预测类参数估计方法；针对强干扰信号遮蔽的微弱核四极矩共振信号参数估计问题，提出了基于改进的快速最大似然估计的残余信号迭代分解算法估计核四极矩共振信号参数。针对存在加性高斯白噪声多参数变量的单自旋回波串信号参数估计问题，提出一种参数分离化的2-D参数估计方法。研究工作取得相关成果可以为NQR信号探测技术在隐蔽爆炸物检测中的应用提供方法和关键技术支撑。