申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2022-01-30

公开（公告）日：2024-06-04

公开（公告）号：CN114488141B

主分类号：G01S13/89

分类号：G01S13/89;G01S7/41;G06F17/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.04#授权;2022.05.31#实质审查的生效;2022.05.13#公开

摘要：本发明提供了一种超宽带FMCW穿墙雷达的多目标成像方法，使用软件方法对收发天线间的耦合进行抑制，通过基于背景估计的杂波去除，改善了FMCW穿墙雷达应用中收发天线耦合严重导致近距离目标无法识别的问题，同时该算法计算复杂度较低，能够在使用小型MIMO天线阵和较少计算量的情况下得到高分辨、实时性的穿墙多目标成像结果，为小型化FMCW穿墙雷达的实时高精度成像提供了有效技术支持。

主权项：1.一种超宽带FMCW穿墙雷达的多目标成像方法，其特征在于，包括：第一步、接收FMCW雷达的原始回波数据：确定FMCW雷达系统参数，接收各天线原始回波数据，形成原始回波数据矩阵MN×M： 其中，N为虚拟MIMO阵列阵元数，M为采样快拍数,MN×M的第n行、第m列表示第n个天线接收到的第m个采样点的数据，n＝1,2,...,N,m＝1,2,...,M；假设回波数据包含H个目标，则矩阵MN×M中任意一列的第m个采样点的数学表达式为： 其中，∑表示求和符号，Fs为采样率，和分别为第h个目标的拍频信号频率和初始相位；第二步、抑制收发天线间的耦合，具体步骤为：1、对数据矩阵MN×M每一行作Chirp-Z变换，获得细化后的频谱矩阵M'N×NCZT，其中，NCZT为Chirp-Z变换点数；2、对M'N×NCZT中的每一个数据点取模运算，对每行数据依次进行谱峰搜索，按照预设的门限值对搜索到的谱峰进行门限判别，记录第一个符合条件谱峰的频率和相位，分别保存于向量LN×1和3、对每个接收天线建立数字混频器，其表达式为： 其中，Ln和分别表示向量LN×1和的第n行，将生成的混频器存放入大小为N×MDE矩阵NN×M中，求矩阵MN×M和NN×M的Hadamard积，获得抑制耦合后的数据矩阵SN×M；第三步、背景杂波抑制：对矩阵SN×M的每一行进行Chirp-Z变换，对应得到每个接收天线的一维距离谱，将所有天线的一维距离谱按行排列，得到矩阵Xrange，求Xrange中各个元素对应的相位，存到大小为N×NCZT的矩阵B中，对Xrange进行背景杂波估计得到背景杂波矩阵Xbackground，将Xrange与Xbackground相减进行背景杂波抑制，表示为：|Xtar|＝|Xrange|-|Xbackground|其中，||表示取模运算，Xtar为只包含目标信息的数据矩阵；第四步、多帧融合滤波：将当前时刻的之前设定数量时刻的目标信息矩阵求均值，实现多帧数据的融合滤波，得到第五步、计算二维谱函数，输出成像结果：根据各个元素对应的相位，将目标数据矩阵中各个元素对应恢复成复数形式，则得到矩阵求出矩阵的协方差矩阵Rtar，按照下式求解扫描范围内每一扫描角度θ的加权向量hH： 其中，θ表示扫描角度，aθ表示扫描角度θ的导向矢量；并通过下式求解距离方位二维谱函数： 第六步、在设定的扫描范围内，重复执行第五步即可得到最终的成像结果。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京理工大学 一种超宽带FMCW穿墙雷达的多目标成像方法

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