[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于漏泄同軸電纜傳感器的多目標(biāo)定位系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710790693.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107656268A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路宏敏;官喬;譚康博;劉洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/88
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/88;G01S7/41
• 代理公司: 西安吉盛專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司61108
• 代理人: 陳光磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及安防警戒領(lǐng)域，特別是涉及一種基于漏泄同軸電纜傳感器的多目標(biāo)定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代入侵探測(cè)系統(tǒng)對(duì)有效作用距離、距離分辨力、測(cè)量精度以及電子對(duì)抗多方面提出了越來(lái)越高的要求。大多數(shù)基于漏泄同軸電纜傳感器的入侵探測(cè)系統(tǒng)定位精度低，且鮮有對(duì)多目標(biāo)定位的研究。使用chirp信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)時(shí)，可通過(guò)脈沖壓縮可處理攜帶多目標(biāo)位置信息的回波信號(hào)；脈沖壓縮不僅可以提高入侵探測(cè)系統(tǒng)的分辨率和探測(cè)能力，還能提高抗干擾能力和靈活性。

針對(duì)基于漏泄同軸電纜傳感器的入侵探測(cè)系統(tǒng)定位精度低，且無(wú)多目標(biāo)入侵定位技術(shù)研究成果的公開(kāi)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于漏泄同軸電纜傳感器的多目標(biāo)定位系統(tǒng)，以便能夠減小距離分辨力、增大探測(cè)作用距離、提高探測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)定位。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種基于漏泄同軸電纜傳感器的多目標(biāo)定位系統(tǒng)，其特征是：至少包括：

一發(fā)射漏纜、一接收漏纜，一向發(fā)射漏纜端口發(fā)送信號(hào)的發(fā)射機(jī)和一與接收漏纜端口連接用于接收接收漏纜信號(hào)的接收機(jī)；所述的發(fā)射漏纜和接收漏纜長(zhǎng)度相同，分別包括有發(fā)射漏纜槽孔縫隙和接收漏纜槽孔縫隙；所述的發(fā)射漏纜和接收漏纜采用平行敷設(shè)，發(fā)射漏纜槽孔縫隙和接收漏纜槽孔縫隙正對(duì)；所述發(fā)射機(jī)產(chǎn)生chirp脈沖信號(hào)分成兩路，一路作為探測(cè)信號(hào)進(jìn)入發(fā)射漏纜，另一路作為參考信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)；所述的發(fā)射機(jī)發(fā)射chirp脈沖調(diào)制信號(hào)，chirp脈沖調(diào)制信號(hào)脈沖表達(dá)式為：

接收機(jī)通過(guò)接收漏纜接收回波信號(hào),回波信號(hào)經(jīng)低噪聲放大后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)成數(shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)字低通濾波去除含有大量高頻率干擾，然后與參考信號(hào)進(jìn)行同步相減,在經(jīng)過(guò)時(shí)域數(shù)字脈沖壓縮處理,最后引入窗函數(shù)優(yōu)化，獲取多目標(biāo)識(shí)別及定位,

其中A表示chirp信號(hào)的幅值，t_R表示脈沖寬度，rect函數(shù)是矩形函數(shù)，K＝B/t_R，其中B表示信號(hào)帶寬，且B＝f_b-f_a，f_b、f_a分別表示chirp脈沖信號(hào)的終止頻率和起始頻率。

所述的低通濾波采用VHF頻段的低通濾波電路，接收機(jī)通過(guò)接收漏纜接收的回波信號(hào)含有大量高頻率干擾，通過(guò)低通濾波可去除含有大量高頻率干擾，便于時(shí)域數(shù)字脈沖壓縮處理。

所述的時(shí)域數(shù)字脈沖壓縮處理是將接收漏纜接收到的回波信號(hào)S_R(n)與單位脈沖響應(yīng)h(n)進(jìn)行時(shí)域線(xiàn)性卷積運(yùn)算，當(dāng)chirp信號(hào)S_T(n)發(fā)射出去遇到目標(biāo)并返回，其回波信號(hào)S_R(n)與S_T(n)對(duì)應(yīng)著一定的距離，S_R(n)通過(guò)匹配濾波器后，輸出信號(hào)x₀(n)，通過(guò)時(shí)域數(shù)字脈沖壓縮處理得到發(fā)射漏纜和接收漏纜之間通過(guò)目標(biāo)位置信息。

所述的匹配濾波器單位脈沖響應(yīng)h(n)為chirp脈沖信號(hào)s(n)的鏡像再取共軛，即:

h(n)＝s^*(N-n-1)

所述的匹配濾波器的輸出信號(hào)s₀(n)為回波脈沖數(shù)字信號(hào)s(n)和單位脈沖響應(yīng)h(n)的卷積，即：

其中，s(n)表示回波脈沖數(shù)字信號(hào)，h(n)表示單位脈沖響應(yīng)序列，s(k)表示第k個(gè)回波脈沖數(shù)字信號(hào)采樣值，h(n-k)表示s(k)延時(shí)k個(gè)采樣值時(shí)間的共軛值。

本發(fā)明的工作原理及優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)VHF頻段的漏纜傳感器輻射特性分析傳感器場(chǎng)分布，然后利用信號(hào)源向發(fā)射纜輸入chirp信號(hào)，當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入漏纜傳感器的探測(cè)范圍時(shí)，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行對(duì)比、相減濾波，以及脈沖壓縮處理，輔以窗函數(shù)優(yōu)化峰值特性，可分辨多目標(biāo)并提取入侵位置信息，實(shí)現(xiàn)基于漏泄同軸電纜的多目標(biāo)定位。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2chirp脈沖信號(hào)及多目標(biāo)回波信號(hào)；

圖3a是多目標(biāo)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景；

圖3b是相減濾波處理信號(hào)；

圖4a是五種位置組合脈沖壓縮結(jié)果示意圖；

圖4b是20m-30m的處理結(jié)果示意圖。