[发明专利]一种基于回波峰值匹配的角落目标定位方法

说明书

本发明公开了一种基于多径利用的单发单收L波段超宽带雷达目标定位方法，主要解决目标位于雷达非直视区时的定位问题。针对现有雷达在回波种类较多时难以将其与不同实际传输路径匹配，从而无法对非直视目标进行准确定位的问题，本发明利用多径回波的传输特性，提出一种基于峰值匹配的定位算法。该算法首先将接收到的回波峰值与实际传输路径种类正确匹配，然后根据实际的传输路径获得准确的目标位置。本发明的优点是能准确获得非直视区目标的位置，且实时性好，同时对某些多径回波漏检的情况具有较好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及多径利用雷达目标定位技术领域，特别是涉及目标位于雷达非直视区且多径回波种类较多且未知情况下的单目标定位方法。

背景技术

城市环境目标监控在城市作战、救援和反恐等领域有着重要的应用。在这些情况下，目标往往藏身于由多面墙体组成的隐蔽区域，导致雷达不能通过电磁波直接探测到目标。幸运的是，电磁波在拐角巷道内传播时，除了直接探测路径，还存在许多不同的传播路径，其中利用墙角的电磁波衍射可以探测到目标，同时，由于巷道光滑墙体的存在，电磁波从发射雷达发射出去之后会在墙体表面进行一次或者多次反射，以此也可以探测到目标。

国内外许多研究机构开展了非直视情况下利用多径回波对目标探测的研究。美国陆军研究实验室通过一个城市雷达监视系统，成功地在各种城市建筑材料上使用多次反射对非直视运动物体进行探测，并获得了运动目标的多普勒特征和一维距离像。(D.Tahmoush.,J.Silvious and B.Bender,Radar surveillance in urbanenvironments,IEEE Radar Conference,Atlanta,GA,2012,pp.0220-0225.)；瑞典国防研究局利用多径回波成功获取了动目标的微多普勒特征(Gustafsson,M.,Andersson,Asa.,Johansson,T.,et al.:Extraction of Human Micro-Doppler Signature in an UrbanEnvironment Using a Sensing-Behind-the-Corner Radar,IEEE Geoscience andRemote Sensing Letters,2016,13,(2),pp.187-191).

上述研究只是利用多径探测到了目标，并未实现目标的二维定位。法国航空航天实验室提出了利用粒子滤波对隐秘目标进行定位跟踪的方法(K.Thai,O.Rabaste,J.Bosse,et al.,GLRT Particle Filter for Tracking NLOS Target in Around-the-Corner Radar,″IEEE International Conference on Acoustics,Speech and SignalProcessing,Calgary,AB,April 2018,pp.3216-3220.)，但是该方法建立的信号模型假设所有多径传输路径都能被探测到，这在实际探测中难以实现，并且粒子滤波算法的时间复杂度很高，难以满足实际测量中的实时性要求。伊尔默瑙工业大学提出了利用不同多径回波对动目标进行定位的方法(Zetik,R.,Eschrich,M.,Jovanoska,S.,et al.:'Lookingbehind a corner using multipath-exploiting UWB radar',IEEE Transactions onAerospace and Electronic Systems,2015,51,(3),pp.1916-1926)，它从目标回波中提取出衍射和一次反射以及两者组合回波，然后利用场景几何结构对目标进行定位。但是该方法仅仅考虑了三种多径传输路径，在L波段的雷达探测中，往往会接收到包括衍射和多次反射在内的多种组合路径回波信号，如果不对折线回波信号进行识别，将无法对目标进行精确定位。因此研究多径回波种类较多且未知时的非直视目标定位问题具有重要的价值。

发明内容