[发明专利]基于混合式CPPWM雷达的入侵探测装置与方法

说明书

本发明属于雷达探测技术领域，提供了一种基于混合式CPPWM雷达的入侵探测装置与方法，装置包括泄漏电缆导波雷达、MIMO雷达和中央处理系统；本发明利用泄漏电缆导波雷达实现防护区域边界的入侵预警，利用多输入多输出（MIMO）雷达实现防护区域内部入侵者的定位跟踪与姿态识别，采用多个混沌脉冲位置宽度调制（CPPWM）信号发生器产生多路彼此正交的CPPWM信号分别作为泄漏电缆导波雷达和MIMO雷达的探测信号，实现了防护区域内部入侵者的检测，以及定位跟踪与姿态识别，具有隐蔽性强、不受环境温度、可见度以及嘈杂振动干扰的优点。

技术领域

本发明属于雷达探测技术领域，具体涉及一种基于混合式CPPWM雷达的入侵探测装置与方法。

背景技术

入侵探测技术被广泛用于银行、机场、监狱和军事基地等重要机密场所的安全防护，保障人身安全并维护公共财产。现有的入侵探测技术包括激光雷达(IEEETrans.Instrum.Meas.,Vol.62,p.1174-1182,2013)、光学/热红外摄像机(Proc.IEEEConf.Comput.Vis.Pattern Recognit.Workshops,p.209-216,2014)、电子围栏(Proc.2ndInt.Conf.Telecom.Comm.Eng.,p.344-347,2018)、振动电缆传感器(Proc.IEEE 31stAnnu.1997 Int.Carnahan Conf.Secur.Technol.,p.25-30,1997)、光纤传感器(Photon.Sensors,Vol.5,p.365-375,2015)和入侵探测雷达。入侵探测雷达通过向空间发射电磁波，形成人眼不可见的电磁场来实现区域防护和监测，相比于其他入侵探测技术，入侵探测雷达具有隐蔽性强、不受环境温度、可见度以及嘈杂振动干扰的显著优势。

入侵探测雷达可以采用泄漏电缆或常规天线发射探测信号和接收回波信号，主要包括基于泄漏电缆的导波雷达(J.Electromagn.WavesAppl.,Vol.33,p.1060-1069,2019)和基于常规天线的入侵监测雷达(Proc.2010 Second Int.Conf.Comput.Comm.NetworkingTechnol.,p.1-6,2010)。泄漏电缆导波雷达采用一对平行放置且间隔一定距离的泄漏电缆实现探测信号发射和回波信号接收，并在泄漏电缆之间形成电磁监测区域，最终通过分析回波信号的瞬时变化实现入侵报警和入侵定位。其主要发射单频连续波(Proc.1982Carnahan Conf.Secur.Technol.,p.115-121,1982)、单频连续脉冲(Appl.Comput.Electromagn.Soc.J.,Vol.33,p.1483–1488,2018)、线性调频脉冲(Microw.Opt.Technol.Lett.,Vol.60,p.634-639,2018)、载波调制的编码信号(自动化技术与应用,Vol.36,p.94-103,2017)以及巴克码调制的相移键控信号(微波学报,Vol.34,p.79-83,2018)作为探测信号。入侵监测雷达利用常规天线(例如喇叭天线)发射探测信号并接收回波信号，当入侵者出现在监测区域时，通过对回波信号进行分析即可获得入侵者的位置信息。其主要包括脉冲多普勒雷达(IEEE Aerosp.Electron.Syst.Mag.,Vol.17,p.22-27,2002)、调频连续波雷达(Proc.2017 20th Int.Conf.Info.Fusion,p.1-6,2017)和脉冲多普勒-调频连续波雷达(Microw.Opt.Technol.Lett.,Vol.55,p.474-479,2013)。然而，泄漏电缆导波雷达只能对防护区域边界进行入侵报警，无法对区域内部的入侵者进行持续地定位和跟踪。入侵监测雷达虽然可实现防护区域的全面覆盖，但在防护区域的边界，由于入侵者反射信号微弱，非常容易产生警戒盲区。此外，上述两种雷达受限于发射信号固有特性，定位精度和距离分辨率只能达到米量级，且抗电磁干扰能力弱。

发明内容