[發明專利]高分辨率人體目標運動特征檢測方法

在審

• 申請號: 201410522833.4
• 申請日: 2014-10-07
• 公開（公告）號: CN104267394A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 田坤;皮亦鳴;白啟帆;范騰;李晉;楊曉波;徐政五;范錄宏
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58
• 代理公司: 四川君士達律師事務所 51216
• 代理人: 芶忠義

1.高分辨率人體目標運動特征檢測方法，其特征在于按照以下步驟進行：

步驟1：建立包含有微多普勒特征的雷達解調目標回波信號模型，所述解調目標回波模型具體為：

S(t)=SLO(t)·Σi=0NSRi(t)=e-2πjαtΣi=0Ne2πjα(t-2Ri(t)/c)=Σi=0Ne-2πj(2λ-1R1(t))]]>

其中，回波信號S(t)，S_LO(t)為雷達本振信號，S_Ri(t)(i∈[0,N])為人體軀干及各運動關節回波信號，i＝0時，S_R0(t)為人體軀干的回波信號，N為產生回波的人體運動關節總個數，j為虛數單位，α為雷達載波頻率，c和λ分別是光速和雷達信號波長，R₀(t)為人體軀干模型：R₀(t)＝R₀+vt，R_i(t)為人體各關節理想條件下的運動簡易模型：R_i(t)＝R₀(t)+r_isin(2πf_pt+θ_i)，其中，R₀為人體與雷達的距離，v為人體相對雷達的徑向速度，r_i為各關節的幅度，θ_i為各關節的相位，f_p為人體走動時各關節的頻率；

步驟2：對回波信號S(t)過采樣，得到離散的信號S[n]，對S[n]做時頻分析，得到離散化的時頻能量分布W_s(n,f)，所述時頻能量分布W_s(n,f)是對的近似估計，其中，表示人體各個目標相對于雷達的徑向速度；

步驟3：對時頻能量分布矩陣W_s(n,f)進行處理優化，得到軀干及各關節對應時頻譜的曲線點矩陣；

步驟4，對曲線點矩陣進行Hough直線檢測，得到人體軀干對應直線的斜率k和截距d，根據公式v＝f_Dλ/2可求得主體軀干的速度信息，其中f_D為軀干對應曲線的點對點即時頻率，λ為雷達信號波長，再用得到的斜率和截距對曲線點矩陣H_X×Y進行修正，將各點按照人體軀干的直線在矩陣中心位置進行補償，即根據求出的截距d將矩陣每列都向下移動個位置，使得矩陣第一列表示軀干位置的點在矩陣中間的行，再根據斜率k求出每列應該下移的行數得到修正后的曲線點矩陣；

步驟5，對修正后的矩陣按列求加權和，并作FFT變換，求得各時頻譜曲線的周期T，也就是人體各關節的運動周期，再建立幅度-相位參數空間(r,θ)，其中r為曲線幅度參數，θ為相位參數，建立累加器Σg(r,θ)，將參數空間中的每個點，即每一組(r,θ)參數值帶入之前的運動簡易模型R_i(t)＝r_isin(2πft+θ_i)中對修正后的矩陣H_X×Y中各曲線點進行計算，將符合該參數下模型的曲線點進行累加，找出累加器g中局部最大點，各局部最大點在累加器中對應的幅度值和相位值即為各條曲線的幅度和相位的具體數值，由于修正后的矩陣H_X×Y的行表示的頻率方向點數，列表示的時間方向點數，在矩陣圖像中即為圖像的縱坐標和橫坐標，根據時頻譜曲線上各點在縱坐標方向的位置可以求得該點在頻率方向對應的頻率，根據v＝f_Dλ/2即可得出各個關節的即時速度信息，再根據運動簡易模型R_i(t)＝r_isin(2πft+θ_i)可知各關節相對軀干最大速度和幅度關系為v_{i_max}＝2πfr_i，可以求得各個關節的幅度信息。