[發明專利]基于LASSO特征提取的多普勒穿墻雷達定位方法

有效

• 申請號: 201711173180.3
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107942314B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 丁一鵬;林筱壹;孫印花;余廈蒞;雷承熹
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/88;G01S13/72;G01S13/58
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

1.一種基于LASSO特征提取的多普勒穿墻雷達定位方法，其特征在于，所述基于LASSO特征提取的多普勒穿墻雷達定位方法包括：LASSO頻率估計算法，對解調后回波信號的分量分離并估計感興趣目標分量的頻率特征；定位跟蹤算法根據目標瞬時頻率，實時估測目標位置信息，合成目標運動軌跡，實現對目標的跟蹤；

所述LASSO頻率估計算法包括：

(1)LASSO觀測矩陣，用于根據目標可能存在的運動模式構建相應的字典矩陣；

(2)LASSO特征提取算法，用于根據觀測的回波信號，在字典矩陣中提取感興趣的目標分量并對其瞬時頻率進行估計；

所述LASSO頻率估計算法具體包括：

(1)發射機接收回波解調后的信號表示為：

其中，A_i為第i個信號的幅度，R_i(t)是第i個目標離發射機的距離，f是載波頻率，c是光速，φ_i是第i個信號回波初始相位；

(2)觀測矩陣設置如下：

室內定位范圍為M×M的面積，M＝m×Δm，每隔Δm均勻取點，共m²個點，構建觀測矩陣：

其中，R_i(j)(i＝1,2,...,m²；j＝1,2,...,n)表示第i個位置點在j時刻的采樣值；

由此可知，雷達接收回波解調后的信號可表示為樣本信號的一個組合函數：

其中，β_i(i＝1,2,...,m²)表示第i個位置采樣值的待估系數；

化簡上式為S＝XB，通過求解矩陣B分離回波分量并估計各分量的瞬時頻率參數；

所述LASSO特征提取算法，在最小化殘差平方和RSS的計算中加入一個L1范數作為約束項：

其中是估計結果，x_j(i)＝sin(4πfR_j(i)/c),(i＝1,2,...,n；j＝1,2,...,m²),λ是一個可調參數；當λ充分大時可以把大部分待估系數收縮到0，達到對頻率特征的準確提取與估計；

所述LASSO特征提取算法具體包括：

第一步，對λ的格點值進行交叉驗證，選取交叉驗證誤差最小的λ作為調整參數；

第二步，先將S矩陣進行中心化，X矩陣進行中心標準化；設初始估計模型參數那么當前的回波殘差就是S；找出X'S中絕對值最大的那個變量所對應的系數加入中，此時回波殘差為其中，X'S是當前殘差和所有變量的相關系數；

第三步，將從0開始慢慢變大，直到X'S₁中出現另一個變量對應的相關系數等于第二步中的相關系數，將對應的加入中；

第四步，重復第三步，直到下一個滿足與當前殘差相關系數絕對值最大的變量出現，如此繼續下去，提取并分離相應頻率f₁,f₂,...,f_N。

2.如權利要求1所述的基于LASSO特征提取的多普勒穿墻雷達定位方法，其特征在于，所述定位跟蹤算法包括：

(1)角度估測算法，用于根據目標頻率特征，實時估計目標與發射機的夾角大小；

(2)距離估測算法，用于根據目標頻率特征，實時估計目標離發射機的距離大小；

(3)軌跡合成算法，用于根據目標距離和角度信息，在二維平面對目標進行定位。