[发明专利]一种基于回波峰值匹配的角落目标定位方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于回波峰值匹配的角落目标定位方法，包括以下步骤：步骤1：角落目标多径传输环境参数初始化；角落环境由三面墙体构成，两面平行墙体Wall‑1和Wall‑2的位置记为D1、D2，与Wall‑1垂直的墙体为Wall‑3，两者组成的墙角位置记为R1＝[xc,yc]T，其中xc、yc分别为墙角的x轴坐标、y轴坐标；目标位于墙角的一侧，记为P＝[xp,yp]T；为了探测该目标，一个L波段超宽带雷达放置在墙角另一侧，记为R＝[xr,yr]T；步骤2：建立多径传输模型；在角落环境中，雷达可以通过墙角的衍射和墙体的反射探测到目标；由于电磁波信号经过四次反射或更多次反射后衰减严重，考虑的探测路径有四种，记为Path‑1、Path‑2、Path‑3和Path‑4，Path‑1表示雷达发射的电磁波通过在墙角R1的衍射探测到目标的传输路径；Path‑2、Path‑3和Path‑4分别表示雷达发射的电磁波通过在墙体Wall‑1和Wall‑2之间一次反射、二次反射、三次反射探测到目标的传输路径；R2、R3、R4分别为一次反射、二次反射、三次反射对应的虚拟雷达位置，即有Rm,m∈{2,3,4}到目标的距离等价于真实雷达R通过第m∈{2,3,4}种路径探测到目标的距离，其坐标可由雷达位置和几何关系得出，由于发射信号和接收信号均可沿着上述四种路径传播，一共有十种不同的往返传输路径组合，将这些组合路径放入向量A，记为，其中amn代表以第m条路径为发射路径，第n条路径为接收路径的往返路径；m和n的取值分别对应四种路径；步骤3：目标位置获取；3.1、对接收到的回波信号进行背景对消处理，以消除固定杂波的影响；3.2、提取回波中的各个峰值的传输距离，并把他们放入向量T，记为，T＝[r1,r2,r3,...,rK]T            (3)其中K代表提取出的回波峰值总数；3.3、从向量T中任意选定两个待识别的峰值，记为ri,i＝1,2,...,K和rj,j＝1,2,...,K；3.4、假定ri是往返传输路径amn,m≤n,m∈{1,2,3,4},n∈{1,2,3,4}对应的传输距离，则根据场景的几何结构和该传输路径的传输方式，可以得到，||PRm||+||PRn||＝dmn            (4)其中，||·||为二范数，dmn可由到达时间ri根据不同路径的几何关系求出，类似地，假定rj是往返传输路径am′n′,m′≤n′,m′∈{1,2,3,4},n′∈{1,2,3,4}的对应传输距离，可以得到，||PRm′||+||PRn′||＝dm′n′            (6)其中，rm′n′可由到达时间rj根据不同路径的几何关系求出，注意到，式(4)是一个以Rm、Rn为焦点，dmn为长轴的椭圆，式(6)是一个以Rm′、Rn′为焦点，dm′n′为长轴的椭圆，利用椭圆交叉点位方法，计算出两个椭圆的交点，即候选目标的位置，记为Pl；3.5、为了评价该候选目标与真实目标的相似性，首先计算雷达通过不同传输路径探测到侯选目标Pl所产生的峰值距离，将这些峰值距离放入向量Tl，记为其中，可由下式求出，其中代表以第m种路径为发射路径的传播距离，则根据几何关系，可由下式得到，类似地，代表以第n种路径为接收路径的传播距离，则根据几何关系，可得到，然后，计算候选目标对应的峰值距离向量Tl与实际回波的峰值距离向量T之间的匹配误差，3.6、遍历向量A中的所有路径组合，重复步骤3.4和步骤3.5，计算出不同路径组合的候选目标位置以及其对应的匹配误差，最后，拥有最小匹配误差的候选目标即为真实目标，即其中，