[發明專利]一種UWB沖擊生物雷達多人體目標距離向分離辨識方法

有效

• 申請號: 201610339004.1
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN106019254B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 張楊;王健琪;張洋;呂昊;于霄;焦騰;李釗;梁福來;路國華;張華;薛慧君
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第四軍醫大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/08
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 李婷

技術領域

本發明涉及一種UWB沖擊生物雷達多人體目標距離向分離辨識方法。

背景技術

生物雷達是一種以生命體為探測目標的新型雷達，它以雷達發射的電磁波為載波，通過檢測生命體的呼吸、心跳等微弱生命體征引起的回波參數變化實現生命體目標的非接觸、遠距離探測識別。與聲學、光學、紅外等非接觸生命探測技術相比，生物雷達具有非接觸、可穿透、目標無需穿戴任何電極和傳感器等優點，因此可廣泛應用于災害被埋人員搜救、反恐斗爭中隔墻監控及戰場偵察等領域。

現有的超寬譜(Ultra Wideband，UWB)生物雷達已經實現了限定站位條件下(如目標之間在雷達探測的徑向上錯開1米、方位角上需錯開20度)少數幾個人體目標(小于等于3個)的穿墻探測定位，而在對隨機分布的多個目標進行探測和定位時容易造成目標漏判。這影響了現有多目標探測定位技術的有效性。

要提高多目標識別定位的準確性，降低漏判率，首先就需要提高生物雷達單通道對多個人體目標的距離向分離辨識的準確度。在單通道對多目標距離向分離辨識方面目前主要存在兩個問題：一是距離向上兩個目標相距很近時，近端目標由于遮蔽等原因容易對另一目標產生干擾，造成距離向上無法對兩個目標有效分離，形成目標漏判；二是距離向上兩個目標較遠時，由于衰減效應遠端目標信號微弱，容易被背景淹沒而無法提取識別。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題或缺陷，本發明的目的在于，提供一種UWB沖擊生物雷達多人體目標距離向分離辨識方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種UWB沖擊生物雷達多人體目標距離向分離辨識方法，包括以下步驟：

步驟一，UWB沖擊生物雷達的發射天線發射雷達脈沖，雷達脈沖被人體目標反射，再通過UWB沖擊生物雷達的接收天線接收到被人體目標反射后的雷達脈沖，即雷達回波信號r(n,m)；

步驟二，對步驟一得到的雷達回波信號r(n,m)進行基于道信號的平滑濾波，得到處理后的信號x(n,m)；

步驟三,對信號x(n,m)進行基于點信號的平滑濾波，得到處理后的信號y(n,m)；

步驟四，對信號y(n,m)進行去除慢漂移操作，得到信號k(n,m)，對信號k(n,m)進行去除靜態雜波操作，得到信號s(n,m)；

步驟五，對信號s(n,m)進行基于點信號的高頻干擾去除，得到信號W＝(w₁,w₂,...,w_i...,w_M)，w_i為點信號向量；

步驟六，計算各點信號w_i(i＝1,2,...,M)之間的相關系數r_pq；

步驟七，將相關系數r_pq組成二維矩陣，并畫出相關系數譜圖r(x,y)；對相關系數譜圖r(x,y)進行去背景處理和目標膨脹處理，得到處理后的相關系數譜圖P^*(x,y)，根據相關系數譜圖P^*(x,y)分離辨識出不同人體目標。

具體地，所述步驟一中進行雷達脈沖的發射和接收時，建立人體目標呼吸信號探測數學模型：

d(t)＝d₀+g(t)＝d₀+Δ_bg_n(t)

其中，g(t)表示人體目標胸腔表面有規律的位移，Δ_b表示呼吸幅度，g_n(t)表示歸一化后的g(t)，d₀表示UWB沖擊生物雷達與人體目標間的固定距離；

UWB沖擊生物雷達接受到雷達回波信號表示為雷達在該通道的脈沖響應總和，即：

其中，A_i表示探測環境中固定物體引起的脈沖幅度，A表示人體目標呼吸所引起的脈沖幅度，i表示快時間采樣序數，p(t)是歸一化后由接收天線接收的脈沖函數，t和τ分別表示慢時間與快時間，A_ip(τ-τ_i)表示背景成分，Ap(τ-τ_d(t))表示人體目標呼吸成分，τ_d(t)代表由呼吸引起的人體目標與雷達間距離在快時間方向上的變化；

τ_d(t)由以下公式表示：

其中，c代表光速，τ_b是呼吸運動在快時間方向上的位移，τ₀＝d₀/c；