[发明专利]一种UWB冲击生物雷达多人体目标距离向分离辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种UWB冲击生物雷达多人体目标距离向分离辨识方法。

背景技术

生物雷达是一种以生命体为探测目标的新型雷达，它以雷达发射的电磁波为载波，通过检测生命体的呼吸、心跳等微弱生命体征引起的回波参数变化实现生命体目标的非接触、远距离探测识别。与声学、光学、红外等非接触生命探测技术相比，生物雷达具有非接触、可穿透、目标无需穿戴任何电极和传感器等优点，因此可广泛应用于灾害被埋人员搜救、反恐斗争中隔墙监控及战场侦察等领域。

现有的超宽谱(Ultra Wideband，UWB)生物雷达已经实现了限定站位条件下(如目标之间在雷达探测的径向上错开1米、方位角上需错开20度)少数几个人体目标(小于等于3个)的穿墙探测定位，而在对随机分布的多个目标进行探测和定位时容易造成目标漏判。这影响了现有多目标探测定位技术的有效性。

要提高多目标识别定位的准确性，降低漏判率，首先就需要提高生物雷达单通道对多个人体目标的距离向分离辨识的准确度。在单通道对多目标距离向分离辨识方面目前主要存在两个问题：一是距离向上两个目标相距很近时，近端目标由于遮蔽等原因容易对另一目标产生干扰，造成距离向上无法对两个目标有效分离，形成目标漏判；二是距离向上两个目标较远时，由于衰减效应远端目标信号微弱，容易被背景淹没而无法提取识别。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题或缺陷，本发明的目的在于，提供一种UWB冲击生物雷达多人体目标距离向分离辨识方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种UWB冲击生物雷达多人体目标距离向分离辨识方法，包括以下步骤：

步骤一，UWB冲击生物雷达的发射天线发射雷达脉冲，雷达脉冲被人体目标反射，再通过UWB冲击生物雷达的接收天线接收到被人体目标反射后的雷达脉冲，即雷达回波信号r(n,m)；

步骤二，对步骤一得到的雷达回波信号r(n,m)进行基于道信号的平滑滤波，得到处理后的信号x(n,m)；

步骤三,对信号x(n,m)进行基于点信号的平滑滤波，得到处理后的信号y(n,m)；

步骤四，对信号y(n,m)进行去除慢漂移操作，得到信号k(n,m)，对信号k(n,m)进行去除静态杂波操作，得到信号s(n,m)；

步骤五，对信号s(n,m)进行基于点信号的高频干扰去除，得到信号W＝(w₁,w₂,...,w_i...,w_M)，w_i为点信号向量；

步骤六，计算各点信号w_i(i＝1,2,...,M)之间的相关系数r_pq；

步骤七，将相关系数r_pq组成二维矩阵，并画出相关系数谱图r(x,y)；对相关系数谱图r(x,y)进行去背景处理和目标膨胀处理，得到处理后的相关系数谱图P^*(x,y)，根据相关系数谱图P^*(x,y)分离辨识出不同人体目标。

具体地，所述步骤一中进行雷达脉冲的发射和接收时，建立人体目标呼吸信号探测数学模型：

d(t)＝d₀+g(t)＝d₀+Δ_bg_n(t)

其中，g(t)表示人体目标胸腔表面有规律的位移，Δ_b表示呼吸幅度，g_n(t)表示归一化后的g(t)，d₀表示UWB冲击生物雷达与人体目标间的固定距离；

UWB冲击生物雷达接受到雷达回波信号表示为雷达在该通道的脉冲响应总和，即：

其中，A_i表示探测环境中固定物体引起的脉冲幅度，A表示人体目标呼吸所引起的脉冲幅度，i表示快时间采样序数，p(t)是归一化后由接收天线接收的脉冲函数，t和τ分别表示慢时间与快时间，A_ip(τ-τ_i)表示背景成分，Ap(τ-τ_d(t))表示人体目标呼吸成分，τ_d(t)代表由呼吸引起的人体目标与雷达间距离在快时间方向上的变化；

τ_d(t)由以下公式表示：

其中，c代表光速，τ_b是呼吸运动在快时间方向上的位移，τ₀＝d₀/c；