一种基于距离和关联的穿墙雷达活动人数判定方法
【专利摘要】本发明提供一种基于距离和关联的穿墙雷达活动人数判定方法。本发明从数据关联的角度出发，基于大量的实验数据，分析和总结复杂封闭的建筑环境下多目标随机运动时距离和的变化规律，多人在狭小空间内随机运动时，不可避免地会在一段时间内相互遮挡，造成回波的突变。本发明据此突变形成的临界区域作为判断房间内出现多运动目标的条件，再对临界区域中发生突变的目标数据进行关联从而确定运动目标数目。本发明能够对穿墙雷达进行活动人数提取，可辅助运动人体跟踪以改善航迹质量，提升复杂封闭建筑环境下多个目标的跟踪效果。
【专利说明】一种基于距离和关联的穿墙雷达活动人数判定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及穿墙雷达技术，特别涉及穿墙雷达的检测跟踪技术。
【背景技术】
[0002]穿墙雷达作为复杂封闭建筑环境下辅助执行军事任务的一种新型特种侦察装备，通过发射特定频段的电磁波实现穿墙探测，逐渐取代了反猫眼窥视镜、门缝窥视仪等常规侦察手段，在反恐、巷战等军事战场上得到了越来越广泛的应用，近年来，已成为近年来国内外雷达【技术领域】的一个研究热点。穿墙雷达通过提取回波信号中的有用信息，并通过信息处理，实现对建筑物内感兴趣目标的成像、检测、识别、定位和跟踪。
[0003]穿墙雷达的一个主要探测功能是建筑物内部隐蔽的运动人体实时跟踪，多目标实时跟踪已成为目前国内外研究的热点，例如美国维纳诺瓦大学、北京电子所等科研机构已展开了多目标连续跟踪的研究工作，已经问世的湖南华诺星空公司猫眼CE-100、英国剑桥顾问公司穿墙雷达PRISM200、美国Time Domain公司Soldier Vision系列穿墙雷达、以色列Camero公司的Xaver_400等多款穿墙雷达产品也均能实现运动人体跟踪功能,它们的共同点是:在人数未知的前提下对建筑物内的目标实施跟踪，研究重心集中在墙体补偿和目标跟踪算法方面。实际上，为保证穿透性，发射电磁波的波长必须足够大，那么距离分辨率就会受限，同时考虑到穿透性和分辨率的要求，信号通常选择在0.5G-3G的频段内，假设在复杂封闭的狭小空间内对多目标进行探测，由于距离分辨率在穿墙后严重展宽为理论值的数倍，并考虑到穿墙雷达探测区域内多目标之间的相互遮挡、人体不同姿态引起的RCS起伏等影响，可能会造成一部分目标距离像丢失，无法实时准确地同时跟踪多个运动目标，这是穿墙雷达研究领域内一直悬而未决的难题。在这种情况下，通过“挖掘”回波信号中的有用信息判定出目标个数以辅助跟踪，将大大改善多目标跟踪的航迹质量，在一定程度上实现复杂建筑环境下多目标的实时准确跟踪。然而，却鲜有进行穿墙雷达目标个数判定技术的研究工作。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，提供一种从数据关联的角度出发的，基于穿墙雷达的活动人数判定方法。
[0005]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种基于距离和关联的穿墙雷达活动人数判定方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0006]I)获取距离和平面:
[0007]穿墙雷达包含一个发射天线一个接收天线，接收天线分别采集连续周期的回波信号，根据回波信号处理生成峰值点距离和矩阵，再对峰值点距离和矩阵进行距离和分类处理，将矩阵中对应同一目标的距离和存放在同一列数组上得到距离和矩阵NP(N_1，K。)；
[0008]2)活动人数判定:
[0009](I)假定目标的数目为I，初始时I=Itl, Itl为可检测的最大目标数目；[0010](2)在距离和平面EP(N-l，K。)中寻找出当前目标数目I对应的L个临界区域，所述当前目标数目I对应的临界区域为，在两段目标个数为1-1的连续行之间为目标个数为I的连续行的突增区域，或者在两段目标个数为I的连续行之间为目标个数为1-1的连续行之间为目标个数为1-2的连续行的突减区域；
[0011](3)判断当前假定的目标数目是否满足1>1，若是，则转至步骤⑷；否则，进行单目标的判决得到最终判定活动目标数目If ；
[0012](4)判断当前目标数目I对应的临界区域数目L是否为0，如是，更新1=1-1后返回步骤(2)，否则，进行多目标的判决得到最终判定活动目标数目1F;
[0013]所述单目标的判决的方法为:当距离和平面EP(N_1，K。)中存在有I个目标存在的周期数大于预设单目标判决门限时，则最终判定活动目标数目IfS 1，否则，判定为无目标；
[0014]所述多目标的判决的方法为:依次对L个临界区域进行基于距离和关联的多目标判定来得到最终判定活动目标数目1F;
[0015]每一次基于距离和关联的多目标判定的方法为:
[0016]确定当前假定的目标数目1，为当临界区域为突增区域的情况时，当满足距离和关联规则:
[0017]
【权利要求】
1.一种基于距离和关联的穿墙雷达活动人数判定方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)获取距离和平面: 穿墙雷达包含一个发射天线一个接收天线，接收天线分别采集连续周期的回波信号，根据回波信号处理生成峰值点距离和矩阵，再对峰值点距离和矩阵进行距离和分类处理，将矩阵中对应同一目标的距离和存放在同一列数组上得到距离和矩阵NP(N-1，K。)； 2)活动人数判定: (1)假定目标的数目为1，初始时I=Itl,Itl为可检测的最大目标数目； (2)在距离和平面EP(N-1，K。)中寻找出当前目标数目I对应的L个临界区域，所述当前目标数目I对应的临界区域为，在两段目标个数为1-1的连续行之间为目标个数为I的连续行的突增区域，或者在两段目标个数为I的连续行之间为目标个数为1-ι的连续行之间为目标个数为1-2的连续行的突减区域； (3)判断当前假定的目标数目是否满足1>1，若是，则转至步骤(4);否则，进行单目标的判决得到最终判定活动目标数目1F; (4)判断当前目标数目I对应的临界区域数目L是否为O，如是，更新1=1-1后返回步骤(2)，否则，进行多目标的判决得到最终判定活动目标数目1F; 所述单目标的判决的方法为:当距离和平面EP(N-1，K。)中存在有I个目标存在的周期数大于预设单目标判决门限时，则最终判定活动目标数目IfS 1，否则，判定为无目标； 所述多目标的判决的方法为:依次对L个临界区域进行基于距离和关联的多目标判定来得到最终判定活动目标数目If ; 每一次基于距离和关联的多目标判定的方法为: 确定当前假定的目标数目1，为当临界区域为突增区域的情况时，当满足距离和关联规则:
2.如权利要求1所述一种基于距离和关联的穿墙雷达活动人数判定方法，其特征在于，可检测的最大目标数目LSs。
3.如权利要求1所述一种基于距离和关联的穿墙雷达活动人数判定方法，其特征在于，所述单目标的判决的方法为:统计距离和平面EP(N-1，K。)中存在有1个目标存在的周期数M，判断是否满足M/N≥Ratio，N表示天线接收的总脉冲周期数，Ratio为预设单目标判
决门限。
4.如权利要求1所述一种基于距离和关联的穿墙雷达活动人数判定方法，其特征在于，步骤1)获取距离和平面的具体方法为: 预处理步骤:穿墙雷达包含一个发射天线、一个接收天线，接收天线采集N个周期的回波信号；经过预处理后形成包含快慢时间信息的二维数据矩阵表示原始距离像平面D (N，M)，其中N为脉冲周期总数，M为距离和单元总数；距离和是指，电磁波从发射天线到达目标后再返回接收天线的延时在自由空间的等效距离； 检测区域截断步骤:对原始距离像平面D (N，M)进行检测区域截断，保留后墙之前的区域，得到距离像平面BD(N，K)，K表示待检测的房间的后墙位置距离和； 滤波步骤:对距离像平面BD(N，K)进行动目标检测MTI滤波处理得到数据矩阵AS (N-1, K)； 距离和矩阵生成步骤:对数据矩阵AS (N-1，K)进行降采样得到幅值矩阵CS (N-1，K。)并保存幅值矩阵CS (N-1，K。)中每个元素对应的距离和，并将矩阵CS (N-1，K。)中每个元素对应的距离和替换为元素值，得到距离和矩阵P (N-1，K。)；KC表示降采样后的总列数； 自适应门限步骤:对幅值矩阵CS(N-1，K。)的每一个脉冲周期归一化后分别以门限G(n)进行检测，高于门限的元素保留原始值，低于门限则置为0，形成幅值矩阵RS (N-1jKc)；
5.如权利要求4所述一种基于距离和关联的穿墙雷达活动人数判定方法，其特征在于，峰值点距离和矩阵生成步骤中，得到幅值矩阵WS (N-1, K。)之后，进行矩阵二值化处理之前还包括:对幅值矩阵WS(N-1，K。)中每一行的极大值点依次向后进行凝聚处理，得到凝聚后的幅值矩阵QS(N-1，K。)；所述凝聚处理为从每一行的第一个极大值点开始将连续L个的极大值点凝聚为一个，保留中间点的元素值，其余元素的值置O ;所述L为先验人体回波宽度。·
【文档编号】G06M11/00GK103854054SQ201410020724
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】孔令讲, 刘剑刚, 张鹏, 崔国龙, 姚雪, 赵中兴, 贾勇, 杨晓波, 易伟 申请人:电子科技大学