基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法.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CN109541579A(43)申请公布日2019.03.29(21)申请号201811623501.X(22)申请日2018.12.28(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人丁一鹏孙印花林筱壹余厦莅雷承熹黄国伟李正敏(74)专利代理机构长沙永星专利商标事务所(普通合伙)43001代理人周咏林毓俊(51)Int.Cl.G01S13/06(2006.01)G01S13/72(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法(57)摘要本发明公开了一种基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法，属于目标跟踪技术领域，基于Bezier模型的霍夫变换频率估计算法，用于提取接收回波中感兴趣的目标分量并对其瞬时频率特征值进行估计；定位跟踪算法，用于根据瞬时频率对目标进行实时估测位置信息，合成目标运动轨迹，实现对目标的跟踪。该算法具有定位精度高，同时避免了多通道数据融合等繁冗的计算过程，具有运算速度快等优点。本发明不仅可以保证多普勒穿墙雷达系统的低廉和简洁性和探测实时性，还可以保证高精度、多目标的定位，此外能够解决“频率模糊”问题，减小信号处理的复杂度，在多普勒穿墙雷达的目标跟踪领域中具有广泛的应用前景。CN109541579ACN109541579A权利要求书1/3页1.一种基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.基于Bzeier模型的霍夫变换频率估计算法，完成对解调后回波信号的分量分离与瞬时频率的估计；S2.根据定位跟踪算法以及目标瞬时频率，实时估测目标位置信息；S3.合成目标运动轨迹，实现对目标的跟踪。2.根据权利要求1所述的基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法，其特征在于，步骤S1中，所述基于Bzeier模型的霍夫变换频率估计算法，包括：S101.Bezier模型的端点确定：根据短时傅里叶变换，对发射机接收回波调解后的信号进行时频分析，提取主要像素作为目标瞬时频率曲线，并取此曲线的点作为Bezier模型的端点；S102.基于Bezier模型的霍夫变换频率拟合：根据霍夫变换的原理，确定最近似于目标瞬时频率曲线的二次型Bezier模型，完成对目标瞬时频率的估计。3.根据权利要求2所述的基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法，其特征在于，步骤S101中，所述发射机接收回波调解后的信号表示为：其中，ak为第k个信号的幅度，fdi,k(t)是对应于载波频率fi的第k个目标分量的多普勒频率，是第k个信号回波初始相位，c是光速。4.根据权利要求2所述的基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法，其特征在于，步骤S102中，所述霍夫变换模型如下：其中F(X,t)是目标瞬时频率的拟合模型，X是拟合参数，调整拟合参数使得拟合模型近似于目标瞬时频率fdi,k(t)＝F(X,t)；所述二次型Bezier模型如下：其中P0和P2是Bezier模型的端点，P1是其控制点，u是参数；所述目标瞬时频率的拟合如下：22FB(X,t)＝(1-t)·ystart+2t(1-t)·Y1+t·yend(4)其中X＝[x1,y1]，调整参数(X1,Y1)＝(x1,y1)时，目标瞬时频率的估计结果可表示为fdi,k(t)＝FB(X,t)，X＝[x1,y1]。5.根据权利要求1所述的基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法，其特征在于，步骤S2中，所述定位跟踪算法包括：2CN109541579A权利要求书2/3页S201.角度估测算法，用于根据目标频率特征，实时估计目标与发射机的夹角大小；S202.距离估测算法，用于根据目标频率特征，实时估计目标离发射机的距离大小。6.根据权利要求5所述的基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法，其特征在于，步骤S201中，所述角度估测算法具体为：雷达的载波频率分别为f1和f2，包括一个发射机Tx与两个接收机Rx1/Rx2，接收机的距离为d，当目标处于当前位置时，目标回波传播到接收机的路程差为：x＝dsinθ(5)θ是目标的方向角；此外，根据传播路程差可以计算出两个接收机输出信号相位差如下：λ1是载频f1分量对应的波长；由此可得出目标的方位角：其中，f1Rx1和f1Rx2分别为接收机Rx1和Rx2在载波频率为f1的载波下接收回波信号的瞬时频率，为上述两信号的初始相位差。7.根据权利要求5所述的基于Bezier模型的霍夫变换的多普勒穿墙雷达定位方法，其特征在于，步骤S202中，所述距离估测算法具