[发明专利]多目标无接触定位与追踪系统

权利要求书

1.一种多目标无接触定位与追踪系统，其特征在于，包括信号发射模块、信号接收模块、信道参数多维联合估计模块以及多路信号分解与干扰消除模块，所述信号发射模块与所述信号接收模块分别置于相对设置的发射端和接收端，所述信号发射模块向受测目标发射出无线信号，所述信号接收模块接收从所述受测目标反射的所述无线信号，

所述信道参数多维联合估计模块对所述信号接收模块接收的多路所述无线信号进行参数估计，并将多路所述无线信号分解为多维参数，所述多路信号分解与干扰消除模块将用多维参数估计的多路所述无线信号进行分解并滤除背景干扰和多路反射信号的相互干扰后进行定位与追踪。

2.如权利要求1所述的多目标无接触定位与追踪系统，其特征在于，所述信道参数多维联合估计模块包括以下程序：

(1)对反射信号建模：将具有N个等间距天线的信号发射模块发射的信号表示为：U(t)＝[u₁(t),u₂(t),...,u_N(t)]，则信号接收模块接收信号的参数化表示为：

上式中，是描述接收信号的参数向量，其中φ是入射信号的到达角，τ是无线信号的传播时间，γ是受测目标移动造成的多普勒频移效应，α是复衰减系数，N维转向数组描述了信号发射模块发出的信号之间的相位关系，M维数组c(φ)描述了M个接受信号之间的相位关系，信号接收模块实际接收的无线信号表示为：

x(t)＝s(t)+W(t)，

其中W(t)是M维白噪音向量；

(2)多维度参数估计器构建，包括以下步骤：1)、对接收信号的到达角进行参数估计；2)建立飞行时间估计器，通过对发射信号与延迟后的发射信号U(t-τ)进行相关性对比来估计飞行时间参数，具体为接收信号是x(t)，则相关性表示为：

z(τ；γ)＝∫_Tx(t)·U^*(t-τ)dt，

其中T是x(t)的持续时间，通过当接收信号与U(t-τ)完全对齐时，z(τ；γ)会出现峰值，对应的τ即为飞行时间的最优估计；3)建立多普勒频移估计器，将信号s(t；v)乘以e^-j2πγ进行多普勒频移，然后根据不同的多普勒频移的值进行搜索，当接收信号与U(t-τ)的相关性出现峰值时，对应的γ即为多普勒频移的最优估计。

3.如权利要求1所述的多目标无接触定位与追踪系统，其特征在于，所述多路信号分解与干扰消除模块对接收模块接收到的L路不同的信号进行多路信号参数估计与干扰消除，总的接收信号是所有路反射信号的叠加，记为：s(t；v_l)表示路径l上的信号，具体程序为：

a),首次不考虑多普勒参数，利用单个通信包，粗略估计L个信号重构出叠加信号接着将其减去随后对每条路径l进行迭代，进入步骤b)；

b),采用逐步精确估计的迭代算法对参数进行持续的最优估计，在迭代计算中逐步消除背景反射的干扰和多路反射信号的相互干扰。

4.如权利要求3所述的多目标无接触定位与追踪系统，其特征在于，还包括载波频移削减模块，所述载波频移削减模块用于消除信号发射模块与信号接收模块之间的载波频移对多普勒频移估计造成的干扰，具体步骤为：从多普勒频移中获得载波频移分量，并从所有反射信号中减去该分量，从而去除载波频移的干扰。

5.如权利要求4所述的多目标无接触定位与追踪系统，其特征在于，还包括基于矢量化的高性能数字信号计算模块，将多路信号处理采用矩阵与向量的方式进行计算，对常数矩阵或者向量使用高效的缓存策略，采用离线计算、在线应用的方式提高由于数据计算造成的延迟。