[发明专利]一种基于过零点技术的生物雷达人体目标识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于生物雷达或雷达式生命探测技术领域，特别涉及一种基于过零点技术的UWB生物雷达人体目标识别算法。

背景技术

生物雷达是一种用于生命体目标探测和识别的特殊形式雷达，是国际科技界公认的新兴前沿技术。该技术主要以人体为探测目标，以雷达发射的电磁波为载体，能穿透废墟、墙壁等障碍，检测到人体目标的运动，或呼吸、心跳等生命体征引起的体表微动，进而判断有无目标的存在。生物雷达具有非接触、穿透力强、能精确定位的特点，在生物医学、国家安全、应急救援等领域具有广泛的应用前景。

生物雷达主要采用窄带连续波（Continuous Wave,CW）和超宽谱（Ultra Wideband,UWB）两种体制的雷达技术。相比而言，UWB雷达具有较强的穿透能力、良好的近场性能和目标识别能力，特别是冲激脉冲体制的UWB雷达以其系统简单、功耗小、成本低等优点，已成为目前生物雷达技术的研究热点。

现阶段，冲激脉冲UWB生物雷达技术主要以人体呼吸信号为检测指标，通过精确测距来检测目标呼吸引起的体表微动，技术实现难度较大。尤其是在穿透条件下，墙壁或废墟等的衰减作用导致UWB生物雷达回波信号十分微弱，而且其中还包含大量墙壁或废墟等的反射和散射杂波、周围环境的干扰以及系统内部的各种噪声，进一步增加了回波信号处理的难度。因此，UWB生物雷达回波信号处理技术的研究大多围绕人体呼吸信号的检测算法，而在此基础上的人体目标识别算法还有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在提供一套完整的UWB生物雷达人体目标的识别算法，该算法主要基于过零点技术，能有效提高探测中人体目标识别的准确率，并且为UWB生物雷达生命体目标的探测和识别提供新的技术思路。

本发明的技术方案如下：

一种基于过零点技术的生物雷达人体目标识别方法，包括以下步骤：

A1过零点提取:

对UWB生物雷达一道回波数据中的相邻两点相乘，乘积小于0，则这两点的幅值符号必然相反，那么计算过零点一次，并以前一点数据的点序号作为此过零点的位置。这一过程可表示为：

式中r[m]表示UWB生物雷达一道回波数据，m为数据距离点的序号。V₀和V₁分别表示计过零点一次和不计过零点;

A2时域累积:

对每一道信号中识别出来的过零点，在相应的距离点上进行能量累积,能量用该点信号幅值的平方表征，即：

v[m]=v[m]+r²[m]       （2）

式中v[m]表示时域能量累积的结果;

A3信噪比估计:

定义检测信噪比SNR_D为目标峰值与噪声能量的比值：

SNRD=Energy[OBJECT]Energy[NOISE]---(3)]]>

为避免噪声能量水平的估计与人体目标发生重叠，以目标为中心设定一距离范围将目标保护起来；因此噪声用保护单元外距离点上的能量极大值估计;保护距离的长度根据UWB生物雷达发射脉冲宽度确定;

A4阈值判断

采用上述方法得到的检测信噪比SNR_D应高于无目标时的情况，因此通过设定合适的阈值就能实现有/无目标的二元判断;检测信噪比SNR_D和阈值TH进行比较，比较准则为：

H₀:SNR_D<TH;H₁:SNR_D>TH      ……(4)

式中H₀为无目标假设，H₁为有目标假设。