一种穿墙雷达多径杂波抑制方法

摘要

一种穿墙雷达多径杂波的抑制方法，属于穿墙雷达技术领域。本发明首先采用运动目标显示（MTI）滤波抑制墙体回波等强静止杂波，凸显运动目标的回波并且进行单元平均恒虚警（CA-CFAR）检测；其次在距离向上凝聚提取检测后真实目标与多径杂波的距离延迟信息；然后，利用墙体位置信息及检测后的目标距离延迟预测相对应的多径信道的距离延迟；最后，通过所预测的多径信道的距离延迟范围对检测后的目标进行分离，甄别出多径杂波并对其进行抑制。本发明基于单发单收天线配置对穿墙雷达的回波数据进行检测，提取运动目标的距离信息，同时抑制多径杂波对雷达系统的干扰，能够显著提高雷达系统的检测性能，抑制多径杂波对雷达系统的影响。

主权项

1.一种穿墙雷达多径杂波的抑制方法，包括以下步骤：步骤1：MTI滤波；对回波距离向平面进行运动目标显示的MTI滤波，即将多普勒频率分量在零附近的回波信号滤除掉，得到抑制包括墙体在内的固定目标杂波后任意一个周期内距离向的数据向量A(M)，其中M为距离单元总数；步骤2：恒虚警检测；对数据向量A(M)进行单元平均恒虚警检测；其中，待测数据单元对应的检测门限为α=q(p_fa^-1q-1)，p_fa为恒虚警概率，q为待测数据单元周围参考单元的个数，形成二值化的数据向量Det(M)；步骤3：距离延迟提取；提取数据向量Det(M)中每个真实目标回波和其对应多径杂波的距离延迟信息；首先对数据向量Det(M)进行中值滤波，去除检测后的高频噪点；然后对数值为1的相邻距离单元进行凝聚，估计出目标和其相应多径杂波的距离延迟，得到距离向量R(N)，其中N表示检测出的目标个数；步骤4：距离延迟预测；预测距离向量R(N)中每一个元素作为目标时相应的多径信道距离延迟的范围；具体包括以下步骤：步骤4-1：距离向量R(N)中的任意一个目标元素距离延迟为r_n(n=1,……,N)，则该目标应当位于以收发天线为焦点、焦距2c为收发天线的间距、定长2a=r_n的近似椭圆上的任意位置；如果以收发天线的中点作为原点建立直角坐标系，则该椭圆的方程为x²/a²+y²/(a²-c²)=1，其中(x,y)属于探测场景内的点；步骤4-2：假设电磁波在墙壁处的反射为镜面反射并且利用先验的墙体位置信息，由电磁波传播的几何原理可以预测运动目标在场景任意位置处的多径信道距离延迟；因此步骤4-1中目标元素在每个椭圆位置对应的多径信道距离延迟为l_n(x,y)，其中l_n(x,y)是关于x和y的一个函数；步骤4-3：预测目标多径信道的距离延迟l_n(x,y)的取值范围，就是对含有约束条件x²/a²+y²/(a²-c²)=1的目标函数l_n(x,y)求解最大最小值；由于约束条件和目标函数都是解析函数，能够通过拉格朗日乘数法求得目标对应多径信道距离延迟的最大值和最小值因此，目标对应多径信道距离延迟的估计范围在和之间；步骤4-4：对该距离向量R(N)中每一个元素重复步骤4-1至步骤4-3，则可以得到预测任意目标对应多径信道距离延迟范围的两个向量L^max(N)和L^min(N)；步骤5：多径杂波分离与剔除；根据所预测的目标对应多径信道距离延迟范围的向量L^max(N)和L^min(N)，将距离向量R(N)中的多径杂波进行分离：首先通过先验的墙体位置信息，去除距离向量R(N)中位于探测场景之外的多径杂波；然后将距离向量R(N)中某个元素ri之后满足的元素r_j认定是对应于r_i的多径干扰，并将其剔除，其中i=1,2,…N，且j>i；在距离向量R(N)中所有和多径干扰全部剔除后，得到剩余真实目标的距离延迟向量R'(N')，其中N'为剩余真实目标个数。