[发明专利]一种基于毫米波雷达的隐蔽目标多径探测方法

摘要

本发明提供一种基于毫米波雷达的隐蔽目标多径探测方法，涉及毫米波雷达隐蔽目标探测领域。本发明首先记录雷达所处环境下的几何信息，发射信号经过墙反射到目标信号，再由目标信号返回到接收天线中。然后使用动目标显示(MTI)、快速傅里叶变换(FFT)、CA_CFAR等技术对回波信号进行处理。最后，将目标距离解算出来，通过双天线比相的方式得到目标的方位角或俯仰角。通过距离与角度信息计算目标位置，此时得到目标位置是虚假目标位置。虚假目标位置通过几何换算关系得到真实目标位置。因此，通过这种方法可以实现对转角后隐蔽目标的定位。本发明能有效定位出转角后隐蔽动目标位置，在安防领域具有重要意义。

主权项

1.一种基于毫米波雷达的隐蔽目标多径探测方法，该方法包括以下步骤：步骤1：记录典型场景的几何信息；记录雷达在当前场景下的摆放位置，天线中心到墙A的距离记为d1、到墙B的距离记为d2以及波束中心到墙B的斜距为d3，目标到墙B的距离为d4；由几何信息解算旋转角度θ；步骤2：回波信号预处理；雷达接收机每路接收通道的N×L维回波矩阵为Mp，N是指定位一次的时间里接收到的回波数，L是每一个回波上的采样点数；P＝1,...,n，n是接收机的接收通道数；对矩阵M1,M2,...Mn进行去均值处理和动目标显示滤波，得到距离‑脉冲域矩阵A1,A2,...An；对每一路距离‑脉冲矩阵在距离维的每一行上做加窗处理，然后进行插值快速傅里叶变换；使得每个扫频周期内的回波信号被压缩为sinc时域脉冲信号；将N个周期内的时域脉冲信号组合，得到n路接收通道的目标探测对应的距离‑脉冲矩阵B1,B2,...Bn；将矩阵B1,B2,...Bn的每一列进行加窗处理，再进行快速傅里叶变换得到距离‑速度矩阵C1,C2,...Cn；步骤3：目标检测与定位；将距离‑速度矩阵C1,C2,...Cn投影到距离维上，得到投影后的一维行向量D1,D2,...Dn；分别对行向量D1,D2,...Dn做单元平均恒虚警检测，检测出目标；分别从各向量D1,D2,...Dn中提取对应各检测目标的信息，得到各检测目标的距离信息；其中将距离信息相同的检测目标作为一个目标，并记录对应的距离信息；对目标进行凝聚处理：两两对比目标的距离信息，若两目标间的距离间距小于雷达的距离分辨率S，则将比对的两目标作为同一目标，保留幅值较大的目标，删除幅值较小的目标，直至所有目标间的距离间距均大于S；i表示凝聚处理后的目标数，R1,R2,...Ri表示各目标的距离信息，其中根据距离信息R1,R2,...Ri的值，回溯到距离‑速度矩阵V1,V2,...Vi中提取出所在距离单元的峰值，得到各目标的速度信息V1,V2,...Vi；对各目标进行距离解耦和，得到每个目标的真实距离r1,r2,...ri；提取目标角度：对同一个目标在不同接收通道下的相位值进行两两组合，计算每种组合下的角度信息；假设相邻的两个通道l和k，则其推导后的相位差为：其中，λ表示波长，d表示相邻天线的间隔，是目标相对天线的角度；现设通道l和k在第i个目标处提取的相位信息分别为和它们的相位差为有其中arcsin表示反正弦函数，得到目标角度值通过距离r₁,r₂,...r_i和角度可以定位目标位置，则在XOY坐标系中，目标坐标是其中，r表示解算出的距离，表示角度；步骤4：坐标系转换；由以上步骤得到的目标位置实际上不是真实目标位置；它们是雷达坐标系上由多径形成的虚假目标点迹；虚假目标与真实目标的位置关系可以通过转换坐标系来解决；将雷达所在XOY坐标系逆时针旋转θ角度，得到一个新的二维X'OY'坐标系；两个坐标系之间的转换关系如下所示：x'＝x·cos(θ)+y·sin(θ)y'＝y·cos(θ)‑x·sin(θ)按照上式可得到虚假目标转换后的坐标位置，那么真实目标位置(m,n)由几何关系和坐标(x',y')联合求解可得：其中，d2是天线中心到墙B的距离；由此求出(m,n)，即是隐蔽目标的真实位置。