[发明专利]一种U型建筑布局下目标定位方法

说明书

本发明公开一种U型建筑布局下目标定位方法，应用于复杂城市环境下的目标定位技术领域，针对现有技术缺少U型结构中隐藏目标位置的计算方案，本发明利用UWB雷达对隐藏在U型结构中的人体目标进行定位；根据电磁波的传播现象，分析了多径信号的五种主要传播路径为一次反射、二次反射；本发明通过推导了这种情况下镜像目标与真实目标之间的关系；利用往返一次反射、往返二次反射和一次二次组合反射引入的镜像目标，计算出隐藏目标在U型结构中的位置。

技术领域

本发明属于复杂城市环境下的目标定位技术领域，特别涉及一种U型结构复杂城市环境下的目标定位技术。

背景技术

在传统的基于雷达的复杂环境探测之中，被遮蔽目标通常都会在雷达的视距范围之中，但是在很多的情况下例如U型等场景下，雷达的电磁波并不能通过直线路径传播到目标处，只能通过非直视的方式对目标进行探测。在非视距下由于电磁波传播到建筑物的外墙体与建筑物的墙角时分别会发生反射与衍射现象，经过反射与衍射的电磁波会进一步传播到目标处，因此随着建筑场景的复杂，电磁波可能会通过多次反射和衍射传播到目标处，会产生大量的多径信号。而在视距下电磁波发生透射时，电磁波在建筑内墙的反射以及与物体发生的反射也会产生大量的多径信号，由于接收雷达可以直接接收到目标反射产生的回波信号，因此在建筑墙内反射以及与物体发射反射而产生的多径信号在基于成像的目标定位与跟踪之中会产生假目标点从而造成虚警，严重妨碍对真实目标的定位与跟踪，所以需要对这些多径信号进行抑制。而在非视距的探测中，由于不存直接由目标反射产生的信号，因此只能通过利用通过多次反射与衍射的信号来进行目标的定位与成像。

国内外许多研究机构开展了复杂建筑布局下的目标探测定位。2020年，电子科技大学学者使用单输入多输出小孔径毫米波雷达解决非视距环境下的目标定位问题。其假定目标位于建筑物拐角后在先验建筑布局的情况下，通过利用电磁波的多径传播和多个通道之间回波的相位差，提出了一种基于相位比较的目标定位算法。最后，通过实测实验验证了所提出的算法的有效性(S.Guo,Q.Zhao,G.Cui,S.Li,L.Kong and X.Yang,Behind CornerTargets Location Using Small Aperture Millimeter Wave Radar in NLOS UrbanEnvironment[J],IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observationsand Remote Sensing,2020,pp.460-470.)。2020年，国防科技大学学者提出了一种基于网格匹配的非视距目标定位算法。该算法首先对来自L波段单输入单输出超-宽带雷达的实际数据建立多径传播模型。然后，根据多径传播模型计算每个网格的到达时间，并与最接近往返多径返回的TOA的网格进行匹配，最终对目标进行准确定位。仿真和实际数据实验结果均验证了所提出的定位算法的有效性(H.Du,C.Fan,Z.Chen,C.Cao,and X.Huang,NLOSTarget Localization with an L-Band UWB Radar via Grid Matching[J],Progress InElectromagnetics Research M,2020,pp.45-56.)。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种U型墙建筑布局下目标定位方法，利用往返一次反射、往返二次反射和一次二次组合反射引入的镜像目标，可以计算出隐藏目标在U型结构中的位置。

本发明采用的技术方案为：一种U型墙建筑布局下目标定位方法，包括：首先通过一发两收的阵列天线雷达进行数据采集，通过MTI的方法进行预处理去除杂波等静态目标；然后通过检测方法进行峰值提取，对两个通道提取后的峰值进行椭圆交叉得到镜像点坐标；接着根据建筑布局将超出建筑布局的假目标点进行剔除；然后通过一次反射镜像目标点、二次反射镜像目标点、一次二次组合反射镜像目标点之间的几何关系，从这些坐标点中进行筛选，得到符合上述几何关系的坐标点；最后通过真实目标点与一次反射镜像点、二次反射镜像点之间的关系对真实目标点进行定位，并通过算数平均的方法提高定位结果的精度。