[发明专利]一种MIMO天线的穿墙雷达背景杂波抑制方法

说明书

本发明提供了一种MIMO天线的FMCW穿墙雷达的背景杂波抑制方法，通过对原始回波数据按照天线编号重新排序，按照预设的帧长度进行主成分分析估计背景杂波，并通过不断迭代运算实时更新背景杂波估计结果，加强当前帧对背景估计结果的贡献，以达到最大程度抑制背景杂波，从而提高雷达对于目标定位成像的效果；结合硬件设计，可以选取背景估计帧长度，来达到更好的背景杂波抑制效果。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，具体涉及一种MIMO天线的穿墙雷达背景杂波抑制方法。

背景技术

与自由空间中使用的雷达不同，穿墙雷达需要穿过厚重的墙壁准确探测墙后的人体目标并进行成像。然而，墙壁和室内其他障碍物的回波强度往往高于所要探测的人体目标，这给目标定位造成了极大的困难，因此必须在定位目标前尽可能抑制背景杂波。

目前常见的杂波抑制方法包括帧差分方法、累计平均抵消法和指数加权抵消法，帧差分方法往往只能观察运动幅度比较大的目标，当目标位移较小时会导致目标丢失无法探测；累计平均抵消法在多帧累积时使用的权重相同，这使得当前帧数据对整个背景估计的贡献较小；指数加权的方法虽然引入了不同的权重，加强当前帧对背景估计的贡献，但是算法性能与目标运动形式耦合度高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种MIMO天线的穿墙雷达背景杂波抑制方法，可以有效抑制背景杂波，从而提高雷达对于目标定位成像的效果。

一种MIMO天线的FMCW穿墙雷达的背景杂波抑制方法，包括：

步骤1：接收到FMCW穿墙雷达的回波数据后，按照天线编号对回波数据重排序，得到各天线回波矩阵其中L为帧长度，n为所用天线数；

步骤2：对各天线回波矩阵的每一行进行快速傅里叶运算，得到一维距离像矩阵其中NFFT为FFT点数；

对距离像矩阵进行主成分分析，得到主成分系数矩阵C_L×L和主成分分数矩阵S_NFFT×L，选取第一主成分和第二主成分，并通过下式得到单天线回波重构矩阵：

其中，T表示矩阵转置运算；

对重构矩阵按列求均值得到该天线背景估计数组

步骤3：将各天线背景估计数组按序排列，得到背景估计矩阵B_n×NFFT：

步骤4：对当前帧的背景估计矩阵与上一帧的背景估计矩阵求均值，作为当前帧对应的最终背景估计结果；并将该最终背景估计结果作为下一次背景估计时的上一帧的背景估计矩阵。

较佳的，根据FMCW穿墙雷达硬件参数确定所述帧长度。

较佳的，根据雷达回波数据传输速度确定所述帧长度。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种MIMO天线的FMCW穿墙雷达的背景杂波抑制方法，通过对原始回波数据按照天线编号重新排序，按照预设的帧长度进行主成分分析估计背景杂波，并通过不断迭代运算实时更新背景杂波估计结果，加强当前帧对背景估计结果的贡献，以达到最大程度抑制背景杂波，从而提高雷达对于目标定位成像的效果；结合硬件设计，可以选取背景估计帧长度，来达到更好的背景杂波抑制效果。

附图说明

图1是本发明FMCW穿墙雷达的背景杂波抑制方法流程图；

图2是FMCW穿墙雷达系统框图；

图3是本发明实施例中MIMO天线阵虚拟接收阵列示意图；

图4是本发明实施例中FMCW穿墙雷达实验场景示意图；