一种基于距离‑多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法.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CN106468772A(43)申请公布日2017.03.01(21)申请号201610846698.8(22)申请日2016.09.23(71)申请人南京特艺科技有限公司地址211111江苏省南京市江宁区秣陵街道秣周东路12号(72)发明人张洪林李迎雪王勇(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限公司11232代理人李娜(51)Int.Cl.G01S13/72(2006.01)G01S13/58(2006.01)G01S13/42(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称一种基于距离-多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法(57)摘要本发明一种基于距离-多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法，包括以下处理步骤：第一步，对各通道接收的回波进行预处理；第二步，计算瞬时距离-多普勒像；第三步，目标检测；第四步，量测估计；第五步，目标定位；第六步，目标跟踪。本发明方法其有益效果：本发明在瞬时距离-多普勒域检测人体目标，提高了目标分辨能力；同时运用距离-多普勒量测进行目标定位和跟踪，达到人体目标精确跟踪目的。CN106468772ACN106468772A权利要求书1/2页1.一种基于距离-多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法，技术方案包括以下处理步骤：第一步，对各通道接收的回波进行预处理(a)各通道接收回波为解线频调处理后的信号，对信号做一维傅里叶变换，去除残余视频相位，得到目标慢时间-距离像；(b)运用指数平均背景相消法进行杂波抑制，得到杂波抑制后的慢时间-距离像；第二步，计算瞬时距离-多普勒像(a)对杂波抑制后，某一时刻特定时间窗内的慢时间-距离像进行Keystone变换，消除目标跨距离单元徙动；(b)对Keystone变换后的数据，沿慢时间维做傅里叶变换，得到瞬时距离-多普勒像Ik(n,m)，其中，I代表瞬时距离-多普勒像，n＝1，2，…，n为距离维采样，n是I的距离维总采样数，m＝1，2，…，m为多普勒维采样，m是I的多普勒维总采样数，k＝1,2,3为通道标识；第三步，目标检测运用排序统计恒虚警检测器，对第二步得到的瞬时距离-多普勒像进行目标检测；排序统计恒虚警检测器输出可表示为：其中，Th表示排序统计恒虚警检测器估计的自适应阀值；将检测到的目标索引添加入候选目标量测集合Mk中，第四步，量测估计(a)量测范围收缩人体跟踪仅需要人体的躯干量测，人体肢体产生的量测可视为杂波；人体肢体在距离-多普勒像上扩展面积通常小于人体躯干，定义一个矩形窗：k其中，(n,m)∈M，Nr和Nf分别为人体躯干在距离-多普勒像上的扩展宽度；若：G(n,m)＜β(Nr+1)(Nf+1)(3)则以(n,m)为中心的目标扩展较小，可将该目标视为杂波，从Mk删除量测(n,m)；其中，β(0＜β＜1)是一个设定的标量因子；(b)人体距离-多普勒量测估计将瞬时距离-多普勒像中人体躯干能量最强点视为量测估计；基于索引集合Mk，在瞬时距离-多普勒像Ik中寻找能量最大值；若Ik(n,m)，(n,m)∈Mk，对应于能量最强点，将索引(n,m)添加入量测估计集合中，并且从Mk中删除属于矩形窗W(n+p,m+q)，的量测；然后搜索下一个量测，直至候选量测集合Mk为空；2CN106468772A权利要求书2/2页第五步，目标定位融合各通道中所有距离-多普勒量测，将所有满足均方误差条件的位置估计作为目标定位点；第六步，目标跟踪将第五步得到的定位点和速度作为目标跟踪系统的输入，运用卡尔曼滤波器，基于最近邻准则，进行多目标跟踪。3CN106468772A说明书1/6页一种基于距离-多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法技术领域[0001]本发明属于多站雷达目标跟踪领域,是一种基于距离-多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法。背景技术[0002]光学相机、激光雷达和红外等常规传感器对光照和温度敏感，在墙体和叶簇等遮蔽环境下不能有效探测目标。雷达具有全天候和全天时工作能力，能够在雨、雪、雾、黑夜和遮蔽环境下探测感兴趣的运动目标。多站雷达与成像雷达相比，具有成本低、硬件系统相对简单和探测范围广等特点。在人体跟踪领域已被广泛运用。但是传统的多站雷达人体跟踪方法在距离像上检测目标，只运用距离量测进行目标定位和跟踪。当多个目标在距离像上存在重叠时，不能准确估计目标数目，会造成目标量测和轨迹缺失。目标瞬时距离-多普勒像提供了目标多普勒维的分辨能力，能够更有效的分辨目标，获得连续的目标运动轨迹。发明内容[0003]本发明提出一种基于距离-多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法。利用瞬时距离-多普勒像进行人体目标检测和量测估计，运用距离和多普勒量测进行目标定位和跟踪。[0004]本发明的基本思路是：首