[發明專利]一種基于多通道比相定位的多人體目標定位跟蹤方法

有效

• 申請號: 201710542290.6
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107167784B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 崔國龍;熊丁丁;付月;孫智;馮力方;趙青松;孔令講;楊曉波;張天賢
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 51203 電子科技大學專利中心
• 代理人: 周劉英

本發明公開了一種基于多接收通道比相定位的多人體目標定位跟蹤方法，其基于單發多收的線性調頻連續波雷達系統，利用動目標顯示和去均值的方法對實驗數據進行預處理，并對回波數據的每一周期做二倍插值細化距離維加窗傅里葉變換，根據目標的距離譜獲取目標的距離信息；從頻譜的目標所在峰值處提取出該目標對應的相位信息；再將不同接收通道的相位信息融合，計算出不同接收通道間的相位差，換算出目標的方位角或俯仰角，結合目標距離信息計算出目標在二維或者三維平面的定位結果；最后利用卡爾曼濾波的方法，實現對目標的跟蹤。本發明能夠對室內和室外的多個人體目標進行檢測、定位以及跟蹤，在保留目標的同時能夠有效地將多徑剔除，并且對目標實現準確的定位。

技術領域

本發明涉及雷達目標定位跟蹤技術領域，特別涉及多個人體目標的定位跟蹤方法。

背景技術

在許多探測系統中，運動人體目標的檢測和定位跟蹤都有著重要的應用。例如，在智能家居領域可以實現房屋監測；在車載雷達領域，可以實現無人駕駛以及防撞等多種功能。

國內外許多研究機構開展了關于運動人體目標定位跟蹤的研究。電子科技大學提出了一種基于非相干MIMO雷達體制下的聯合多目標檢測和定位方法(Y.Ai,W.Yi,M.R.Morelande and L.J.Kong,“Joint multi-target detection and localizationwith a noncoherent statistical MIMO radar,”International Conf.on InformationFusion,2014.)，它基于最大似然估計的理論，將多個目標聯合最大化的問題分成多個非聯合的優化問題，從而消除已經明確的目標所帶來的干擾，實現對聯合多目標的檢測和定位。杭州電子科技大學提出了一種在圖像域的目標定位跟蹤方法(C.Wang and L.Zhang,“Meanshift based orientation and location tracking of targets,”2010SixthInternational Conference on Natural Computation(ICNC),2010.)，該方法基于均值漂移算法，利用目標梯度角的概率密度分布為特征，通過多次迭代，實現了目標的方位估計和跟蹤。

上述方法有復雜的算法流程和大的計算復雜度，而在實際的目標定位跟蹤場合，需要一定的實時性。因此，研究一種具有實時性且定位準確，適用于室內室外場景的多個人體目標定位跟蹤方法在雷達目標定位跟蹤技術領域具有重要的價值。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種適用于多目標的定位方法，基于單發多收(SIMO)的線性調頻連續波(LFMCW)雷達系統，首先利用動目標顯示(MTI)和去均值的方法對回波數據進行預處理；然后對回波數據的每一周期做二倍插值細化距離維加窗傅里葉變換，根據目標的距離譜，獲取目標的距離信息；接著從頻譜的目標所在峰值處提取出該目標對應的相位信息；最后，我們將不同接收通道的相位信息融合，從而計算出不同接收通道間的相位差，換算出目標的方位角或俯仰角，結合之前獲取的目標距離信息，從而計算出目標在二維或者三維平面的定位結果；得到定位結果后，利用卡爾曼濾波的方法，實現對目標的跟蹤。

本發明的一種基于多通道比相定位的多個人體目標定位跟蹤方法，基于單發多收的線性調頻連續波雷達系統執行以下步驟：

步驟1：回波矩陣預處理：

對雷達接收機各路接收通道的N×L維回波矩陣A_m分別在慢時間(按行)上進行去均值處理和動目標顯示濾波，得到距離-脈沖域矩陣D_m，其中N為每路接收通道一次定位時所處理的回波數，L為每個回波信號的采樣點數m＝1,…,M，M為雷達接收機的接收通道數，即接收天線數目；

對各距離-脈沖域矩陣D_m分別在距離維上(按行)先做加窗處理，再做二倍插值以及傅里葉變換，得到每個掃頻周期的回波信號的壓縮成sinc時域脈沖信號；