基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法.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CN106405520A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610874009.4(22)申请日2016.09.30(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人范腾龙冉立新(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人林怀禹(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法(57)摘要本发明公开了一种基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法。通过1个天线发射电磁波，照射待测运动物体表面，被反射的信号经2-3个接收天线接收并下变频到基带，用反正弦算法，分别解调出不受相位模糊度限制的相位信息，得到每个接收天线与运动物体间的距离变化信息，再通过追踪公式得到物体的运动轨迹，在运动轨迹的基础上进行模式识别。本发明避免反正切类函数的相位模糊问题，适用高采样率和低采样率的工作条件，并在低采样率的条件下保持一定的准确度。实现在对待测物体定位和跟踪的基础上进行模式识别。识别准确率高，抗干扰能力强，架构简单、成本低，解调出来的运动大多为线性关系，无需复杂数据处理过程，节省硬件资源。CN106405520ACN106405520A权利要求书1/2页1.基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法，其特征在于：通过1个天线发射电磁波，照射待测运动物体表面，被反射的信号经2-3个接收天线接收并下变频到基带，再应用反正弦算法，即Arcsine算法，分别解调出不受相位模糊度限制的相位信息，得到每个接收天线与待测物体间的距离变化信息，再通过提出的追踪公式得到物体的运动轨迹，在运动轨迹的基础上进行模式识别。2.根据权利要求1所述的基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法，其特征在于：所述Arcsine算法是：对于每个接收天线的任意正交下变频接收机，其输出的正交I、Q信号经采样后，待测物体不受相位模糊度限制的运动相位信息Φ[n]表示为式中n表示对I、Q信号的采样点数，当采样率足够高时，即采样率大于20v/λ，其中v为待测物体的最大运动速度，λ为发射电磁波的波长，上式可以近似等于下式Arcsine算法避免了反正切类函数的相位模糊问题，同时在高采样率即采样率大于20v/λ和低采样率即采样率小于20v/λ但大于4v/λ的条件下保持准确。3.根据权利要求1所述的基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法，其特征在于：当待测物体运动在三维空间中时，使用所述的1个发射天线和3个接收天线，使用如下追踪公式对待测物体在三维空间中的运动轨迹进行记录其中(xT,yT,zT)为发射天线坐标，(x(t),y(t),z(t))为目标物体的实时坐标，(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)分别为3个接收天线的坐标，d1、d2、d3分别是电磁波从发射天线发射经待测物体反射后再到各个接收天线走过的距离。4.根据权利要求1或3所述的基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法，其特征在于：当待测物体运动在二维平面上时，使用所述的1个发射天线和2个接收天线对待测物体的运动轨迹进行记录；以待测物体的运动平面作为xoy平面，将1个发射天线放置于坐标(0,0,zT)，2个接收天线分别放置于坐标(x1,0,zT)、(x2,0,zT)，则公式简化为其另一表达方式为2CN106405520A权利要求书2/2页3CN106405520A说明书1/5页基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法技术领域[0001]本发明涉及非接触式对物体运动模式识别的方法，尤其是涉及一种基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法。背景技术[0002]使用连续波多普勒雷达或雷达传感器技术进行运动检测近年来取得了很大的进展。连续波雷达传感器采用单一频率工作，具有结构简单、成本低、可集成性好、抗干扰能力强等突出优点。此前其所用的基带解调算法一般采用小角近似原理或反正切运算，无法实现低采样率场景下的大动态范围运动的测量。另外，此前的连续波多普勒雷达或雷达传感器多用于测量一维运动，并且很少用于运动模式识别方面的应用。发明内容[0003]为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于多通道连续波多普勒雷达的物体运动模式识别方法。上述方法针对解调得到的基带信号，因此适用于所有采用零中频、副载波调制、低中频、超外差或数字中频架构的雷达或雷达传感器。[0004]本发明采用的技术方案是：[0005]本发明通过一个天线发射电磁波，照射待测运动物体表面，被反射的信号经2-3个接收天线接收并下变频到基带，再应用反正弦算法，即Ar