[发明专利]室内低速目标入侵检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电子通信领域，涉及一种室内低速目标入侵检测雷达装置及检测方法。 

背景技术

随着社会经济的快速发展，人们对室内安全的重视程度也日益提高。室内低速目标入侵检测雷达因其能全方位、全天候进行检测的特点，被作为室内低速目标入侵检测的首选工具。 

    当前，室内低速目标入侵检测雷达主要采用连续波多普勒雷达体制[张睿等，多普勒微波入侵报警探测技术现状及发展方向]。其基本原理是，雷达发射单频连续波信号，当目标相对于雷达存在一个径向运动速度时，雷达发射信号回波的载频相对发射信号的载频产生一个频率偏移，称为多普勒频率，记作f_d；该频率包含了运动目标的径向速度信息，即f_d =2v_r/λ，其中λ为雷达发射电磁波波长。信号处理通过对多普勒频率的提取即可获得入侵目标的径向速度信息，进而实现室内入侵目标的检测。 

    图1给出了一种连续波多普勒体制下的室内低速目标入侵检测雷达原理框图[《雷达系统》电子工业出版社（第三版），张明友、汪学刚编著]。信号源产生单频连续波信号，经过耦合器后一路作为混频器的本地振荡信号，一路在环形器的控制下经由天线发射出去。当目标相对于雷达径向以速度v_r运动时，接收部分前端的混频器将天线接收到的回波信号与发射信号的副本进行差拍以形成频率为f_d =2v_r/λ的差拍信号,其中λ为雷达波长，f_d的正、负号由目标运动方向决定。该信号经多普勒滤波器提取后得到目标的多普勒频率，经计算得到目标的径向运动速度v_r，将结果送至显示器，实现对室内入侵目标的检测。 

    基于连续波多普勒体制下的室内低速目标入侵检测雷达有其自身的缺陷：（1）因为雷达在检测时依赖于运动目标回波的多普勒信息，所以当目标相对于雷达径向以很低的速率运动时，将难以被检测到；（2）由于微波具有较强的穿透能力，所以在安装雷达时若将其对准室内窗户等易被入侵部位，则易受到室外运动目标的干扰，增加系统的虚警概率。 

针对上述缺陷，Foley,E等人在传统连续波多普勒体制的基础上，运用距离截止电路[Foley,E; Harman,K; Cheal,J. Improving intrusion radar detection]使得一定距离以外的目标不会被检测到，但并未克服对径向低速率运动目标的有效检测问题；Vladimir Skvortsov等人提出了距离像的概念，将距离像提取比对的思想运用在室内低速目标入侵检测领域：选取调频连续波（FM-CW）信号体制，通过FFT提取出室内环境的距离像特征，并与无目标入侵时的室内距离像特征相比较，运用汉明距离算法实现入侵目标的检测[Vladimir Skvortsov; KeunMyoung Lee. Radar network node: performances analysis and visualization in indoor environment]。基于该思想进行室内低速目标入侵检测，并未利用运动目标的多普勒信息，因而能够实现对低速运动目标的检测。然而，Vladimir Skvortsov等人仅仅提出了可以利用距离像特征提取比对的思想进行室内低速目标入侵检测，并未给出FM-CW信号具体的频率调制方式，也并未分析不同频率调制方式下雷达所需的瞬时工作带宽；同时，该思想中未考虑室外目标会对检测造成干扰，从而造成雷达系统虚警概率的增加。 

发明内容

针对现有技术难以实现对低速运动目标的检测，同时易受到室外移动目标干扰的缺点，本发明公开了一种室内低速目标入侵检测雷达装置及检测方法。 

本发明所述室内低速目标入侵检测雷达装置，包括信号收发部分、数字信号处理器、控制器和报警器； 

所述信号收发部分由天线、与天线连接的环形器、与环形器连接的耦合器与混频器、与耦合器连接的波形产生器、与混频器输出端连接的信号转换支路组成，所述耦合器还与混频器的本振输入端连接，所述环形器还与混频器的信号输入端连接；