一种穿墙雷达微动目标检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110221288A(43)申请公布日2019.09.10(21)申请号201910409329.6(22)申请日2019.05.17(71)申请人常州第四无线电厂有限公司地址213000江苏省常州市新北区薛家镇富强路9号(72)发明人陶进王慧慧叶兵马巍袁红伟柯新(74)专利代理机构北京市惠诚律师事务所11353代理人毛圆(51)Int.Cl.G01S13/88(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图2页(54)发明名称一种穿墙雷达微动目标检测方法(57)摘要本发明公开了一种穿墙雷达微动目标检测方法，属于雷达检测领域、穿墙雷达检测领域，本发明的方法步骤如下：将采集的中频回波信号进行脉冲压缩处理；根据微动目标的多普勒频移特性设计一窄带滤波器对带外杂波进行抑制；对杂波抑制处理后的信号进行相干积累；将上述处理后的信号进行恒虚警检测；其中脉冲压缩提高信噪比和距离精度；杂波抑制可有效抑制障碍物后方的强杂波；本方法在对微动目标的微多普勒特性的分析的基础上，有针对性地对墙后微动目标的微弱回波进行滤波、放大、提取等处理，最后实现微动目标的有效检测。CN110221288ACN110221288A权利要求书1/3页1.一种穿墙雷达微动目标检测方法，其特征在于，所述的步骤如下：步骤一、将采集的中频回波信号进行脉冲压缩处理；步骤二、对脉冲压缩处理后的的信号进行处理，即根据微动目标的多普勒频移特性设计一窄带滤波器对带外杂波进行抑制；步骤三、对杂波抑制处理后的信号进行相干积累；步骤四、将上述步骤三处理后的信号进行恒虚警检测。2.根据权利要求1所述的一种穿墙雷达微动目标检测方法，其特征在于，所述的步骤一中的雷达体制为LFMCW，且选择单周期的LFMCW雷达信号。3.根据权利要求1或2所述的一种穿墙雷达微动目标检测方法，其特征在于，所述的步骤一具体为：1.1，雷达的发射信号可用以下公示表达：其中，sT(t)表示发射信号，A表示发射信号的幅度，fo表示发射信号的载波频率，表示调频斜率，B表示雷达调制带宽，T表示调制周期，φ表示发射信号的初始相位；1.2，假设，目标距离雷达R并以速度v远离雷达，则回波延迟：则雷达接收的回波信号可表示为：其中，sR(t)表示接收信号，K表示反射因子，表示附加相移；1.3，在经过去调频解调之后可知回波的中频信号为：其中，sb(t)表示中频信号，w(t)表示矩形窗函数，然后对其进行FFT之后得到：其中，表示中频信号频谱，由此可以看到对于单通道采集的中频信号在+f′和-f′处各有一个峰值，而峰值位置与目标距离成正比，由于穿墙雷达的作用目标速度均不大，所以后一项通常可忽略不计，即完成脉冲压缩过程。2CN110221288A权利要求书2/3页4.根据权利要求1所述的一种穿墙雷达微动目标检测方法，其特征在于，所述的步骤二中根据微动目标的多普勒频移特性设计窄带FIR滤波器对带外杂波进行抑制，其窄带滤波器的通带为4Hz-10Hz，所述的杂波抑制方法为背景相消法，包括背景积累平均、脉冲对消、指数加权法。5.根据权利要求4所述的一种穿墙雷达微动目标检测方法，其特征在于，所述的背景相消法指的是通过历史脉冲数据来估计当前背景噪声：其中s(m)表示背景相消后的数据，x(m)表示当前时刻的回波脉冲，表示通过历史数据的背景预测值；对背景积累平均法而言：对两脉冲对消方法而言：对指数加权背景相消法而言：6.根据权利要求1所述的一种穿墙雷达微动目标检测方法，其特征在于，所述的步骤三为通过相干积累提高其信号的信噪比，以信号自相关的方法来实现相干积累的过程，具体如下：假设微动目标的多普勒回波信号为：f(t)＝s(t)+n(t)＝Acos(ωt+φ)+n(t)其中s(t)表示呼吸信号，A为其幅度，n(t)表示零均值高斯白噪声,表示噪声功率，E[·]表示数学期望；则：Rx(τ)＝Rss(τ)+Rsn(τ)+Rns(τ)+Rnn(τ)其中其中，Rx(τ)表示接收信号协方差，Rss(τ)表示有用信号协方差，Rsn(τ)和Rns(τ)表示有用信号和噪声协方差，Rnn(τ)表示噪声信号协方差；理论上，若T趋于无穷大，则上式中后三项为零，由于观测时间有限，且噪声的白化程度因素，所以将其视为新的噪声n′(t)，新噪声要比原噪声小，使得信噪比得到提升；由上分析可知经过一次自相关操作能够提高信噪比，通过多次进行自相关操作以进一步提高回波信噪比；经过多重自相关之后采用小波变换的方式提取有用信号：3CN110221288A权利要求书3/3页上式为对多重自相关的信号进行小波变换，其中WT(a,τ)表示小波变换结果，此处根据微动目标的时域回波信号特征选择db3小波基进行多尺度分解