基于逆Radon变换的人体微多普勒分量提取方法.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CN110146872A(43)申请公布日2019.08.20(21)申请号201910412178.X(22)申请日2019.05.17(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人周峰杨爽石晓然刘磊樊伟伟白雪茹粟华林(74)专利代理机构西安睿通知识产权代理事务所(特殊普通合伙)61218代理人惠文轩(51)Int.Cl.G01S13/58(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书4页说明书7页附图4页(54)发明名称基于逆Radon变换的人体微多普勒分量提取方法(57)摘要本发明公开了基于逆Radon变换的人体微多普勒分量提取方法，该方法对行人雷达回波信号作时频变换、逆Radon变换，得到聚集程度最高的点即为能量最强的频率分量信号在逆Radon域中的映射点；再通过映射点估计正弦调频信号的频率和幅值，从而得到能量最强的正弦调频信号；将该信号从行人雷达回波信号中分离，即完成第1个微多普勒分量的提取；继续对信号进行分离，直到信号分量能量小于等于信号分离阈值，停止分离，提取出多个微多普勒分量。本发明实现了精确估计行人不同部位的微动信号分量，对行人微动信号的精细化分离。CN110146872ACN110146872A权利要求书1/4页1.基于逆Radon变换的人体微多普勒分量提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取行人雷达回波信号s(t)，设定行人雷达回波信号中的正弦调频信号的频率f范围为：fmin≤f≤fmax；去除行人雷达回波信号中的平动信号，得到去平动行人雷达回波信号，即为待提取回波信号；其中，fmin为正弦调频信号频率下界，fmax正弦调频信号频率上界；步骤2，采用S方法对待提取回波信号进行时频变换，得到行人雷达回波信号的S方法时频图；步骤3，对回波信号的S方法时频图进行逆Radon变换，得到对应的逆Radon域中的映射点；步骤4，根据逆Radon域中的映射点，估计能量最强正弦调频信号的频率、幅值和相位，进而得到能量最强正弦调频信号，即为人体能量最强微多普勒分量；步骤5，设定信号分离阈值，将能量最强正弦调频信号从待提取回波信号中滤除，即完成人体第1个微多普勒分量的提取，依次类推，完成人体第k个微多普勒分量的提取，其中k＝1,2,…,K，K为人体微动部位的总个数。2.根据权利要求1所述的基于逆Radon变换的人体微多普勒分量提取方法，其特征在于，步骤1中，所述行人雷达回波信号的表达式为：则所述去平动行人雷达回波信号为：其中，σk为第k个人体微动部位的散射面积，Amk为第k个正弦调频信号的幅值，Ak为第k个部位的摆动幅值，fk为第k个部位的摆动频率；为第k个正弦调频信号的相位，t是一维连续时域时间，u为一维离散时域时间采样点；τk(t)为第k个微动部位的雷达回波的时延，rk(t)表示第k个微动部位与人体质心之间的相对位移，k＝1,2,…,K；c为光速，Σ为求和符号，K为人体微动部位的总个数，fc为雷达回波信号的频率，λ为雷达载波的波长，R0是人体质心的初始位置，v为人体运动速度，j为虚数单位，exp(·)表示指数函数；Rk(t)为第k个散射部位的瞬时斜距。3.根据权利要求2所述的基于逆Radon变换的人体微多普勒分量提取方法，其特征在于，步骤2包含以下子步骤：子步骤2.1，对去平动行人雷达回波信号进行短时傅里叶变换，生成一个二维短时傅里叶变换时频图：其中，Σ为求和符号，s(u)为去平动行人雷达回波信号，w(·)为窗函数，T表示二维时2CN110146872A权利要求书2/4页频域中的时间采样间隔，F表示二维时频域中频率采样间隔，n为二维时频域中的时间采样点，m为二维时频域中频率采样点；子步骤2.2，采用S方法对二维短时傅里叶变换时频图进行时频变换，得到行人雷达回波信号的S方法时频图：其中，STFT*(n,m)为STFT(n,m)的共轭，Re{·}表示取实部，|·|表示取信号的模，i为S方法信号时频图中第i个相关项，H为S方法信号时频图中相关项的个数。4.根据权利要求3所述的基于逆Radon变换的人体微多普勒分量提取方法，其特征在于，所述对回波信号的S方法时频图进行逆Radon变换，其具体步骤为：首先，在逆Radon域中，建立二维坐标系xOy，x为横轴，y为纵轴，O为坐标原点，xOy坐标系中任意一点为(x0,y0)；将xOy坐标旋转角度α得到ξOζ坐标系，在二维坐标系ξOζ中，ξ为横轴，ζ为纵轴，O为坐标原点，则逆Radon变换和Radon变换的关系为：其中，IRT为逆Radon变换，RT为Radon变换，δ(·)为冲击函数：其次，在逆Radon域中，xOy坐标系中任意一点(x0,y0)在旋转