[发明专利]一种基于毫米波雷达的人体肢体运动信息测量方法

说明书

本发明提供一种基于毫米波雷达的人体肢体运动信息测量方法，步骤有：一：通过雷达设备发射毫米波电磁信号；二：接收人体目标散射回波信号；三：对每帧数据进行目标距离‑多普勒‑角度联合测量；四：多目标检测与信息提取；五：目标躯干位置估计；六：躯干散射抑制；七：确定肢体在径向距离维的分布；八：特征提取与识别；本发明有较高的测量精度和全天时、全天候的工作特点，可以实现对多人体的肢体运动信息测量，提高测量效率，提高了测量精度；具有结构简单、兼容性强、适用范围广的特点；所述方法科学，工艺性好，具有广阔推广应用价值。

技术领域

本发明为一种基于毫米波雷达的人体肢体运动信息测量方法，它采用雷达信号处理等相关技术，实现对肢体运动信息的特征提取与识别，最终实现人体运动意图的判定及外来人员判别等目标，适用范围广，属于数字信号处理领域。

背景技术

肢体运动信息测量方法即为测量人体运动时肢体相对于躯干的相对运动所带来的信息，人体的运动可认为是不同部位运动的组合，即躯干等部位平动，肢体相对于躯干周期性摆动。由于躯干面积大、反射率高等特点，躯干散射信号强度会远大于肢体散射信号强度，影响肢体运动信息测量的准确性。在实际应用场景中，博物馆内很多藏品价值上百万，而博物馆占地面积大，人流量大，常常会受到盗贼的威胁。一旦失窃事件发生，只能靠监控录像回放来寻找盗贼，效率极低，因此博物馆需要一套可靠、灵敏准确的防盗系统。随着科技创新理念不断深入人心，文物保护单位对资产防盗监控系统的需求日趋多样化，近年来高科技犯罪率的不断上升，加上常规的技术防范手段存在的误报率高、易破坏等缺陷，已经不能满足用户日益增长的安全需求。由此可见，肢体运动信息测量问题亟待解决。

在现有技术中，针对相关技术中无法便捷准确地测量肢体运动信息的问题，目前尚未提出有效的解决方案。建国以来，北京警方有记载的故宫盗宝案一共发生了七起，分别是在1959年、1962年、1980年、1987年(两起)、1991年和2011年，其中只有五起告破。盗窃案件多年以来一直位列刑事案件发案数之首，一般占刑事案件立案数的80％左右，入室盗窃案一般又占整个盗窃案件的六成以上。可以说，盗窃案件，尤其是入室盗窃案件频发是困扰当前治安管理秩序最主要的问题。当前大部分博物馆采用的防盗技术仅限于摄像头捕捉图像，后台进行人工判定是否发生盗窃行为，此方法消耗人力财力，不满足日益增长的安全需求。

本发明主要使用的设备为毫米波雷达，毫米波雷达具有较高的测量精度和全天时、全天候的工作特点，在弱光、雨雪等恶劣环境中仍能发挥较好的检测性能。同厘米波雷达相比，毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点，与红外、激光等光学雷达相比，毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力更强。其可以工作在多种调制模式下，其中线性调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)模式可以同时实现距离和速度的高精度测量。

针对上面提到的情况以及实际应用需求，本发明提出了一种基于毫米波雷达的人体肢体运动信息测量方法，其可以测量人体运动时肢体相对躯干的相对运动所带来的信息，根据肢体运动信息可以实现人体运动意图的判定及外来人员判别等目标，兼容性强且应用范围广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于毫米波雷达的人体肢体运动信息测量方法，通过对散射回波信号进行多目标检测与信息提取，得到该信号的距离信息与多普勒信息的二维平面能量分布，进而得到肢体的位置和运动信息，再根据肢体运动信息做特征提取与识别，最终完成肢体运动信息测量，可实现人体运动意图的判定及外来人员判别等目标。系统流程图如图1所示。

本发明为一种基于毫米波雷达的人体肢体运动信息测量方法，如图1所示，它具体包括以下几个步骤：

步骤一：通过雷达设备发射毫米波电磁信号

雷达设备安装于室内，其发射端由多根发射天线向空间发射初相一致、以一定频率重复的线性调频连续波；通过雷达设备发射毫米波电磁信号情况如图2所示；