[发明专利]一种基于毫米波雷达的室内定位系统

权利要求书

1.一种基于毫米波雷达的室内定位系统，包括，其特征在于：包括雷达、角反射器、控制显示器，所述雷达包括发射机、发射天线、接收机、接收天线、混频器、低通滤波器、A/D转换器、基带信号处理器；所述发射机与所述发射天线连接，所述接收机与所述接收天线连接，所述发射机、接收机均与所述混频器连接，所述混频器与所述低通滤波器连接，所述低通滤波器、A/D转换器、基带信号处理器依次连接；

所述发射机用于产生电磁波且大量电磁波进入发射天线、少量电磁波进入混频器；

所述混频器用于将发射机发射的的本振信号与接收天线收到的回波信号进行混频，从而获得电磁波反应前后的频率差值即差频信号；

所述低通滤波器允许低频信号通过，减弱或减少高于截止频率的信号的通过；

所述A/D转换器用于将差频模拟信号转换为数字信号；

所述基带信号处理器接收差频信号并计算得到车辆的距离、速度、角度等信息；

其中发射天线发射的电磁波被目标反射后的电磁波被接收天线接收并进入接收机；

所述车辆安装有多个雷达，隧道或封闭环境内壁安装有多个所述角反射器，多个所述角反射器的安装位置、安装高度不同；所述雷达与所述控制显示器连接，所述控制显示器用于显示车辆在室内的位置信息。

2.如权利要求1所述基于毫米波雷达的室内定位系统,其特征在于：所述角反射器通过阻尼弹簧系统固定在往复循环运动装置的动子端；所述角反射器以平行于安装轴线的方向做往复循环运动，所述角反射器的运动速度不同。

3.如权利要求2所述基于毫米波雷达的室内定位系统,其特征在于：车辆的前侧、后侧、左侧、右侧均安装有所述角反射器，位于车辆两侧的角反射器非对称设置且同侧的多个角反射器安装高度不同，所有角反射器的运动速度不同。

4.如权利要求1所述基于毫米波雷达的室内定位系统,其特征在于：所述雷达发射机发射的是调频连续波（FMCW）信号。

5.如权利要求1所述基于毫米波雷达的室内定位系统,其特征在于：所述雷达是77GHz雷达。

6.如权利要求5所述基于毫米波雷达的室内定位系统,其特征在于：雷达接收到的目标信号采用集中式多传感器融合处理方法，单个雷达数据上传至融合中心，采用并行式的融合处理方法，具体步骤如下：

（1）每个雷达提供目标角反射器[x y vx vy] 的量测信息，并传输到融合中心，融合中心缓存所有雷达最新一帧的数据，同时将前置雷达设置为主雷达，当其数据更新时触发一次融合中心，这时多个雷达的传感器被融合中心读取，并对数据进行时间的同步，所有雷达都将最近的量测信息同步到主雷达回波信息的时刻，通过对雷达的时间同步与空间配准，实现所有雷达数据的同步，并进行坐标转换，得到大地坐标系下所有的量测结果；

（2）将雷达数据中强角反射器的反射信号进行提取，利用数据反射截面积、径向速度等信息对雷达采集数据点进行分类并对地波杂点进行过滤，即对量测进行动静目标分辨，判断出雷达数据中的运动目标数据点，并对运动目标进行跟踪；

（3）前后雷达读到的 A1与A4角反的信号具有相对规律：即其相对距离已知、相对运动速度均已知，根据目标点的距离速度及信号强度信息提取出两个角反射器的信号，通过滤波对运动目标体的X向位置及速度进行判定：即已知角反射器大地坐标下位置及运动速度，根据雷达探测到的目标信号位置，得出运动车体X向位置；

（4）根据其X轴范围信息，选择距离运动车体最近的左右侧角反射器信号信息，根据雷达读到的如A2，A6角反射器的目标信号规律，通过滤波判断出运动车体的Y向位置及速度：即已知角反射器大地坐标下位置及运动速度，根据雷达探测到的目标信号位置，得出运动车体Y向位置；

（5）通过对滤波结果融合得到最终的运动体位置与速度信息：每个雷达的测量值的误差是独立不相关的，首先对每个传感器结果进行关联处理（采用集成概率数据关联的方法），融合多个雷达的关联结果并对目标进行融合滤波；根据以上（3）、（4）步骤，由最终的运动车体位置与速度信息得出运动车体的X、Y向位置及运动速度。