[发明专利]一种基于数据驱动和时频分析的多普勒穿墙雷达定位方法

权利要求书

1.一种基于数据驱动和时频分析的多普勒穿墙雷达定位方法，包括如下步骤：

S1.构建多目标移动的多普勒穿墙调解回波信号，并通过STFT进行分析处理，构建时频分布矩阵数据集；

S2.构建带有残差结构与CBAM模块的神经网络模型，采用步骤S1构建的时频分布数据集对构建的神经网络模型进行训练，获取最优时频分布预测模型；

S3.采用步骤S2构建的最优时频分布预测模型，对真实采集的雷达回波信号经过STFT处理后得到的时频谱图进行预测处理，获取预测时频分布；

S4.采用步骤S3获取的预测时频分布，根据距离和角度估计算法针对多目标移动的多普勒穿墙调解回波信号完成定位处理。

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动和时频分析的多普勒穿墙雷达定位方法，其特征在于步骤S1所述的构建多目标移动的多普勒穿墙调解回波信号，并通过STFT进行分析处理，构建时频分布矩阵数据集，具体包括：

(1)构造若干个随机参数，建立两个二次随机瞬时频率函数，采用如下公式进行表示：

IF1(t)＝at²+ct+d

IF2(t)＝gt²+ht+j

IF1(t)与IF2(t)分别表示两个不同的瞬时频率函数，a、c、d、g、h和j均为随机参数，a和g均为属于[-0.5,0.5]的均匀分布，c和h均属于[-1,1]的均匀分布，d和j均属于[-5,5]的均匀分布，t表示时间；

(2)将步骤(1)中描述的两个随机瞬时频率函数转化为雷达回波信号形式，利用STFT(短时傅里叶变换)并使用设定窗长长度的汉明窗进行时频分析处理，随后使用生成的时频分析矩阵构建数据集；STFT的表达式如下所示：

其中，X_STFT表示经过STFT后得到的时频分布，e^jω表示傅里叶变换的基，b表示时延，T表示信号的周期，x(t-b)表示经过时延后的雷达回波信号，w(t)表示窗函数；

(3)重复步骤(2)，直至得到设定数量的数据。

将发射机接收的回波调解后信号采用如下公式表示：

其中，r(t)为解调后的回波信号，a_k为第k个信号的幅度，f_i为第i个载波频率，τ_i,k表示在载波频率为f_i下第k个目标的时延，R_k0是目标离雷达发射机的初始距离，v_i,k为第k个目标的径向速度，f_d,i,k表示在载波频率为f_i的第k个目标的多普勒频率，φ_k＝4πf_iR_k0/c是第k个信号回波初始相位，c是光速，j为虚数单位。