[發明專利]一種穿墻雷達多徑雜波抑制方法

無效

• 申請號: 201310114287.6
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN103197290A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 孔令講;賈勇;張鵬;劉劍剛;楊曉波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明屬于穿墻雷達技術領域，特別涉及穿墻雷達成像中多徑雜波抑制技術。

背景技術

多徑雜波指的是無線電信號從發射天線經過多個不同的信道路徑抵達接收天線的傳播現象。由于穿墻雷達需要對墻體障礙物后的封閉建筑物進行透視探測，受到建筑物墻體反射電磁波的干擾，存在嚴重的多徑雜波。多徑雜波會在兩個方面對穿墻雷達的探測性能產生影響，第一，多徑雜波會造成目標回波能量衰弱，降低目標回波信噪比；第二，多徑雜波會產生虛假目標，干擾雷達系統的正常工作。因此，穿墻雷達中多徑雜波抑制能夠有效提高雷達探測性能，是穿墻雷達技術的一個重要研究方向。

目前，穿墻雷達多徑雜波抑制方法是在圖像域中實現的，通過處理多徑雜波形成的多徑幻象達到對多徑雜波的抑制。第一，根據多徑雜波的形成特點，對多徑雜波進行直接的抑制，消除其對雷達系統的影響。美國維拉諾瓦大學采用多視角圖像融合算法對多徑雜波實現了良好抑制，因為雷達在不同的位置對目標區域成像所形成的多徑雜波信道不同，所以在圖像域中多徑雜波所形成的虛假目標的位置不同，通過多視角成像及圖像融合的方式對多徑雜波進行盲處理，但多視角探測存在操作復雜、易引入測量誤差等問題，而且實際探測環境通常不具備多視角探測的條件。第二，對運動目標相應多徑雜波進行復用，這樣不僅消除了多徑雜波的影響，而且會降低多徑信道衰落的影響，提高目標回波的信噪比。對人體多徑回波造成的圖像散焦問題，法國尼斯大學采用TRM（時間反轉鏡像）技術對多徑回波進行重聚焦，解決圖像散焦問題，實驗測試對圖像散焦的抑制效果有限。美國的維拉諾瓦大學通過復用多徑雜波達到提高信噪比的作用，甚至可以復用多徑雜波用單發單收雷達對目標進行定位，但是容易造成真實目標的丟失，在實際工程應用中效果有限。綜上所述，基于成像的多徑雜波處理方法在實際應用中具有很大的局限性。

發明內容

本發明提供一種穿墻雷達多徑雜波的抑制方法。根據墻體和雷達的相對位置關系，分析并預測任何位置目標所產生的多徑雜波在回波上所處的距離延遲范圍，以甄別距離向上的多徑雜波和真實目標，最終達到降低虛警概率，提高雷達探測性能的作用。

本發明基于單發單收天線配置對穿墻雷達的回波數據進行檢測，提取運動目標的距離信息，同時抑制多徑雜波對雷達系統的干擾，提高雷達系統的探測性能。因此，本發明首先采用運動目標顯示（MTI）濾波抑制墻體回波等強靜止雜波的干擾，凸顯運動目標的回波并且進行單元平均恒虛警（CA-CFAR）檢測；其次在距離向上凝聚提取檢測后真實目標與多徑雜波的距離延遲信息；然后，利用墻體位置信息及檢測后的目標距離延遲預測相對應的多徑信道的距離延遲；最后，通過所預測的多徑信道的距離延遲范圍對檢測后的目標進行分離，甄別出多徑雜波并對其進行抑制。通過以上操作能夠顯著提高雷達系統的檢測性能，抑制多徑雜波對雷達系統的影響。

本發明技術方案如下：

一種穿墻雷達多徑雜波的抑制方法，處理流程如圖1所示，包括以下步驟：

步驟1：MTI濾波。

對回波距離向平面進行MTI（運動目標顯示）濾波，即將多普勒頻率分量在零附近的回波信號濾除掉，得到抑制包括墻體在內的固定目標雜波后任意一個周期內距離向的數據向量A(M)，其中M為距離單元總數。

步驟2：恒虛警檢測。

對數據向量A(M)進行單元平均恒虛警檢測（CA-CFAR）。其中，待測數據單元對應的檢測門限為α=q(p_fa^-1q-1)，p_fa為恒虛警概率，q為待測數據單元周圍參考單元的個數，形成二值化的數據向量Det(M)。

步驟3：距離延遲提取。

提取數據向量Det(M)中每個真實目標回波和其對應多徑雜波的距離延遲信息。首先對數據向量Det(M)進行中值濾波，去除檢測后的高頻噪點；然后對數值為1的相鄰距離單元進行凝聚（距離單元相鄰或十分相近的目標視為一個目標），估計出目標和其相應多徑雜波的距離延遲，得到距離向量R(N)，其中N表示檢測出的目標個數。

步驟4：距離延遲預測。

預測距離向量R(N)中每一個元素作為目標時相應的多徑信道距離延遲的范圍；具體包括以下步驟：