[发明专利]一种步进频率穿墙雷达频点功率自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术，特别涉及步进频率穿墙雷达技术。

背景技术

穿墙雷达作为唯一能够穿透建筑物墙体探测建筑物内部隐蔽人体目标的探测装置，采用对建筑物墙体具有穿透能力的特定频率的电磁波，通过回波信号处理，提取人体目标的位置、状态和生命特征等信息，实现对建筑物内部隐蔽人体目标的检测、定位、跟踪、成像和识别。穿墙雷达能够广泛应用在公安、武警、海关、安全、消防等领域，具有重要的研究价值和广阔的应用前景。

根据国内外的研究成果，穿墙雷达的一个主要探测功能为建筑物内部隐蔽人体目标定位，为了保证较高的定位精度，要求穿墙雷达在穿透墙体条件下具备很高的距离分辨能力，因此，穿墙雷达通常采用超宽带电磁波信号波形，如窄脉冲信号(英国剑桥顾问公司穿墙雷达PRISM200)、步进频率连续波信号(美国AKELA公司穿墙雷达)、线性调频连续波信号(德国伊尔梅瑙工业大学穿墙雷达)等。根据电磁波传播基本原理，电磁波在穿透墙体过程中，传播路径、传播速度和传播衰减都由电磁波的频率决定，由于超宽带电磁波信号占据很宽的频带范围，频率成分丰富，因此，超宽带电磁波信号中不同频率的电磁波成分会经历不同的传播路径、传播速度和传播衰减，称为色散效应，造成人体目标超宽带回波中不同频率成分具有不同的传播延迟和功率衰减，最终导致目标回波脉冲波形展宽和扭曲。目标回波脉冲展宽会降低穿墙雷达的距离分辨能力，而目标回波脉冲扭曲会引入测距误差(雷达与目标之间的传播距离)，综合产生较大的定位误差，无法实现对建筑物内部隐蔽人体目标的精确定位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种使得回波脉冲波形更标准的步进频率穿墙雷达频点功率自适应控制方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种步进频率穿墙雷达频点功率自适应控制方法，包括以下步骤：

墙体衰减特性测定步骤：测定超宽带步进频率信号的各个离散频点在来回两次穿透墙体过程中的功率衰减特性；

频点发射功率控制步骤：确定当前探测建筑物的墙体类型对应的功率衰减特性，利用两次穿透墙体的功率衰减特性对超宽带步进频率发射机上各离散频点的发射功率进行预补偿。

本发明根据测定的步进频率信号各个离散频点穿透不同类型墙体的功率衰减特性，针对当前探测建筑物墙体类型，自适应控制发射机数控衰减器调整各个离散频点的发射功率，实现对穿透墙体造成的人体目标回波各个离散频点功率衰减差异的有效补偿，保证目标回波功率在步进频率信号频带范围内的平坦性。

本发明的有益效果是，保证人体目标回波各个频点功率的平坦性，消除步进频率目标回波频点功率起伏造成的脉冲波形展宽和扭曲，提高建筑物内部隐蔽人体目标定位的准确度。

附图说明

图1为墙体衰减特性测定实验设置示意图。

图2为典型步进频率穿墙雷达部分结构框图。

具体实施方式

一种步进频率穿墙雷达频点功率自适应控制方法，主要包括以下两个部分：

(1)墙体衰减特性测定：

选取国内建筑物M种类型的典型墙体，如(24cm)粘土砖墙、煤渣砖墙、水泥砖墙等，测定超宽带步进频率信号的各个离散频点在来回两次穿透墙体过程中的功率衰减。如图1所示，包括矢量网络分析仪VNA、计算机PC、一发一收天线。

步骤1：设置VNA。产生带宽为B的步进频率信号S(t，W)，W＝[w₁，w₂，…，w_N]，N为测定超宽带步进频率信号的离散频点总数，t为控制各离散频点步进变化的时间变量。

步骤2：设置收发天线布局。收发天线间距d对照，中间无墙体隔离，发射天线辐射信号S(t，W)，接收天线收集信号R₁(t，W)。

步骤3：信号预处理与存储。VNA重采样接收信号R₁(t，W)，保证每个离散频点对应一个采样值，形成N维接收信号频率响应向量R₁(W)，送入PC存储。

步骤4：设置墙体隔离。收发天线布局保持不变，中间加入墙体隔离，发射天线辐射信号S(t，W)，接收天线收集信号R₂(t，W)。

步骤5：信号预处理与存储。VNA重采样接收信号R₂(t，W)，形成N维接收信号频率响应向量R₂(W)，送入PC存储。