一种基于距离‑多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法

摘要

本发明一种基于距离‑多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法，包括以下处理步骤：第一步，对各通道接收的回波进行预处理；第二步，计算瞬时距离‑多普勒像；第三步，目标检测；第四步，量测估计；第五步，目标定位；第六步，目标跟踪。本发明方法其有益效果：本发明在瞬时距离‑多普勒域检测人体目标，提高了目标分辨能力；同时运用距离‑多普勒量测进行目标定位和跟踪，达到人体目标精确跟踪目的。

主权项

一种基于距离‑多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法，技术方案包括以下处理步骤：第一步，对各通道接收的回波进行预处理(a)各通道接收回波为解线频调处理后的信号，对信号做一维傅里叶变换，去除残余视频相位，得到目标慢时间‑距离像；(b)运用指数平均背景相消法进行杂波抑制，得到杂波抑制后的慢时间‑距离像；第二步，计算瞬时距离‑多普勒像(a)对杂波抑制后，某一时刻特定时间窗内的慢时间‑距离像进行Keystone变换，消除目标跨距离单元徙动；(b)对Keystone变换后的数据，沿慢时间维做傅里叶变换，得到瞬时距离‑多普勒像I^k(n,m)，其中，I代表瞬时距离‑多普勒像，n＝1，2，…，n为距离维采样，n是I的距离维总采样数，m＝1，2，…，m为多普勒维采样，m是I的多普勒维总采样数，k＝1,2,3为通道标识；第三步，目标检测运用排序统计恒虚警检测器，对第二步得到的瞬时距离‑多普勒像进行目标检测；排序统计恒虚警检测器输出可表示为：$I_d^k(n,m)=\left\{\begin{array}{c}1,{\left[I^k(n,m)\right]}^2\ge Th\\ 0,{\left[I^k(n,m)\right]}^2<Th\end{array}\right.---\left(1\right)$其中，Th表示排序统计恒虚警检测器估计的自适应阀值；将检测到的目标索引添加入候选目标量测集合M^k中，第四步，量测估计(a)量测范围收缩人体跟踪仅需要人体的躯干量测，人体肢体产生的量测可视为杂波；人体肢体在距离‑多普勒像上扩展面积通常小于人体躯干，定义一个矩形窗：$G(n,m)=\underset{p=n-\frac{N_r}{2}}{\overset{n+\frac{N_r}{2}}{\Sigma }}\underset{q=m-\frac{N_f}{2}}{\overset{m+\frac{N_f}{2}}{\Sigma }}{I}_d^k(n+p,m+q)---\left(2\right)$其中，(n,m)∈M^k，N_r和N_f分别为人体躯干在距离‑多普勒像上的扩展宽度；若：G(n,m)＜β(N_r+1)(N_f+1)  (3)则以(n,m)为中心的目标扩展较小，可将该目标视为杂波，从M^k删除量测(n,m)；其中，β(0＜β＜1)是一个设定的标量因子；(b)人体距离‑多普勒量测估计将瞬时距离‑多普勒像中人体躯干能量最强点视为量测估计；基于索引集合M^k，在瞬时距离‑多普勒像I^k中寻找能量最大值；若I^k(n,m)，(n,m)∈M^k，对应于能量最强点，将索引(n,m)添加入量测估计集合中，并且从M^k中删除属于矩形窗W(n+p,m+q)，的量测；然后搜索下一个量测，直至候选量测集合M^k为空；第五步，目标定位融合各通道中所有距离‑多普勒量测，将所有满足均方误差条件的位置估计作为目标定位点；第六步，目标跟踪将第五步得到的定位点和速度作为目标跟踪系统的输入，运用卡尔曼滤波器，基于最近邻准则，进行多目标跟踪。