[发明专利]一种椭圆-双曲线联合的穿墙雷达目标定位方法

说明书

本发明提供一种适用于穿墙雷达成像的目标定位算法，首先，采用两通道以上的线阵天线阵列对墙后目标区域进行探测；然后利用相邻周期脉冲对消提取出墙后活动隐蔽目标并利用步进频体制雷达特点获得目标与收发阵元间距；接着通过传统椭圆交叉定位方法确定目标位置，再利用双曲线交叉定位方法确定目标坐标；最后通过分别选取两种方法中误差灵敏度低的坐标来确定目标的位置。本发明能够对墙体后隐蔽目标进行精确定位，并且相较传统定位方法具有较高的定位精度。

技术领域

本发明涉及穿墙雷达技术，特别涉及穿墙雷达的目标检测定位技术。

背景技术

穿墙雷达系统主要是利用特定频段电磁波的特性对诸如门、墙以及其他非透明物质等障碍物后的隐蔽目标进行探测。这类设备在反恐作战、灾难营救、场馆安保及公安执法等军事和民用领域具有显著的应用价值。由于穿墙雷达系统发射的电磁波在传播过程中会受到探测区域前非均匀物质和周围复杂建筑环境的干扰，导致雷达回波数据处理得到的目标时延存在误差，由此直接造成当前时刻目标的估计位置与真实位置存在较大偏移。而这一存在偏移的目标位置信息会干扰雷达系统对于目标数量的准确判定以及目标运动轨迹的起始、关联和终止。因此，从复杂建筑环境接收到的回波数据中精确提取目标的位置信息是保障穿墙雷达系统能够正常工作的关键。

基于对非透明物质后隐蔽目标检测定位方法的研究，国内外研究机构已经提出很多解决思路。其一是利用大孔径天线阵列对隐蔽目标探测，通过相干成像处理获取目标的位置信息，典型的处理手段有BP成像方法。文献“Compressive sensing-based multipathexploitation for stationary and moving indoor target localization.IEEEJournal of Selected Topics in Signal Processing.vol.9,no.8,pp.1469-1483,2015.”中利用基于穿墙雷达成像处理的压缩感知方法来对室内目标进行定位。这类方法可以获得目标的高精度细节信息，但是其对设备的硬件指标要求苛刻，并且此类穿墙雷达设备体积庞大，不易携带，实际应用中效率低。另一类采用非相干处理的技巧，其中运用最为广泛的是椭圆交叉定位方法。电子科技大学对这种方法的定位性能进行研究，文献“Ellipse-cross-localization accuracy analysis of through-the-wall radar.IEEERadar Conference,2009.”中详细讨论了传统椭圆交叉定位方法的性能。这类方法应用条件简单，定位原理也只是基于探测模型的几何结构建立的，实现硬件简单，天线孔径小，能够实现便携化设备平台的搭建，但是这类方法对雷达的距离分辨率要求高，雷达系统的测距精度直接关系到定位的精确度，在现有系统误差作用下，该类雷达系统定位精度表现并不良好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种适用于穿墙雷达系统的目标定位方法，首先通过回波数据获取多个目标独自的距离信息(即目标与天线的距离)，然后通过椭圆-双曲线联合的定位方法获得各个目标的位置状态信息。

本发明所采用的技术方案是，本发明基于一发N(N≥3)收天线阵列配置的穿墙雷达，使用一种适用于穿墙雷达的目标定位方法，包括以下步骤：

步骤1：基于回波数据提取各接收天线与目标的距离r₁,r₂,…,r₃；

步骤2：将雷达探测区域分为两个子区域，将雷达天线阵列正对的竖直区域定义为第一子区域，将非第一子区域的雷达探测区域定义为第二子区域；

对位于第一子区域的目标采用双曲线定位法获取目标的位置状态信息；

对位于第二子区域的目标采用椭圆交叉定位法获取目标的位置状态信息；

其中双曲线定位法具体为：