一种基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法，包括采用多普勒穿墙雷达模块，获取运动目标的回波信号；采用加窗时频分析方法针对回波信号进行估计处理，获取瞬时频率值；采用高阶多项式模型针对瞬时频率值进行拟合处理，获取拟合曲线；通过拟合曲线求解瞬时频率倾斜角，进而构建过完备的瞬时频率倾斜角字典；采用倾斜角字典针对回波信号进行时频分析处理，获取最优参数域分布；采用信号解调技术针对最优参数域分布进行处理，并采用特征值归类技术针对解调后的信号进行提取处理，构建回波信号的瞬时频率分量集；通过瞬时频率分量集，合成运动目标的轨迹，完成对运动目标的追踪处理。本发明专利技术的目标定位精度高、跟踪效果好。跟踪效果好。跟踪效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法


[0001]本专利技术属于运动目标跟踪
，具体涉及一种基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法。

技术介绍

[0002]近些年来，随着人民生活水平的不断提升，科学技术也在不断的向前发展，雷达定位技术已经被广泛的应用于多种领域当中，多普勒穿墙雷达(Doppler Through
‑
Wall Radar，DTWR)作为一种针对运动目标进行有效定位的装置，凭借操作简单、定位精度高、抗干扰能力强等多种优点，目前被普遍用于上述领域当中，DTWR通过电磁波传播的多普勒效应实现目标位置的定位分析，进而获取目标的运动轨迹。
[0003]关于运动目标的传统定位跟踪方法，为准确获得目标的运动轨迹，首先需要针对回波信号进行时频分析处理，获取回波信号的时频分布，然后使用峰值搜索法从回波信号的时频分布中提取目标的瞬时频率分量(Instantaneous frequencies,IFs)，根据提取得到的目标瞬时频率分量合成运动轨迹。选择加窗时频变换针对回波信号进行时频分析处理时，通常存在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法，包括如下步骤：S1.获取运动目标的回波信号；S2.采用加窗时频分析方法针对步骤S1获取的回波信号进行估计处理，计算回波信号的瞬时频率值；S3.采用高阶多项式模型针对步骤S2获取的瞬时频率值进行拟合处理，获取瞬时频率的拟合曲线；S4.采用步骤S3获取的瞬时频率的拟合曲线求解瞬时频率倾斜角，通过求取的瞬时频率倾斜角构建过完备的瞬时频率倾斜角字典；S5.采用步骤S4构建的瞬时频率倾斜角字典针对步骤S1获取的回波信号进行时频分析处理，获取最优参数域分布；S6.采用信号解调技术针对步骤S5获取的最优参数域分布进行处理，并采用特征值归类技术针对解调后的信号进行提取处理，构建回波信号的瞬时频率分量集；S7.采用步骤S6构建的瞬时频率分量集，合成运动目标的轨迹，完成对运动目标的追踪处理。2.根据权利要求1所述的基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法，其特征在于步骤S1所述的获取运动目标的回波信号，具体包括：采用多普勒穿墙雷达模块采集运动目标的回波信号数据，获得一维的目标回波信号，将雷达接收机接收到的目标信号x(t)采用如下所示公式进行表述：其中，A
i
(t)是目标i的信号幅值，f
i
(t)是目标i的瞬时频率函数，M表示探测环境中的目标个数。3.根据权利要求2所述的基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法，其特征在于步骤S2所述的采用加窗时频分析方法针对步骤S1获取的回波信号进行估计处理，计算回波信号的瞬时频率值，具体包括：(1)采用加窗时频分析方法针对步骤S1获取的目标回波信号进行时频分析估计处理，得到运动目标的时频二维参数域，将加窗时频分析方法采用下述公式进行表述：TFD(t,f)＝∫x(η)
·
h(η
‑
t)
·
exp(
‑
j2πfη)dη其中，TFD(t,f)是目标信号的时频二维参数域，f是频率，t是时间，x(
·
)是接收到的目标信号，h(
·
)是时频分析的窗函数；(2)采用峰值搜索法提取时频二维参数域中第i个目标的瞬时频率值，将峰值搜索法采用下述公式进行表述：其中，是估计处理得到的瞬时频率值。4.根据权利要求3所述的基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法，其特征在于步骤S3所述的采用高阶多项式模型针对步骤S2获取的瞬时频率值进行拟合处理，获取
瞬时频率的拟合曲线，具体包括：采用高阶多项式模型针对步骤S2获取的瞬时频率值进行拟合处理，采用下述公式进行表述：其中，是拟合后的瞬时频率拟合曲线，N是高阶多项式的阶数，{b0,b1,...,b
N
‑1}是高阶多项式的系数，t是时间。5.根据权利要求4所述的基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法，其特征在于步骤S4所述的采用步骤S3获取的瞬时频率的拟合曲线求解瞬时频率倾斜角，通过求取的瞬时频率倾斜角构建过完备的瞬时频率倾斜角字典，具体包括：1)求解瞬时频率倾斜角：针对步骤S2获取的瞬时频率拟合曲线求解曲线斜率，从而获得时频二维参数域内第i个目标的瞬时频率倾斜角的变化情况，采用下述公式求解：内第i个目标的瞬时频率倾斜角的变化情况，采用下述公式求解：其中，k(t
n
)是瞬时频率拟合曲线的斜率，n＝1,
…
,L；t
n
为采样时长中的第n时刻，L是回波信号的长度，θ(t
n
)是瞬时频率的倾斜角，T
x
是采样的时间，F
s
是采样的频率；2)构建过完备的瞬时频率倾斜角字典：根据步骤1)求解得到的瞬时频率的倾斜角θ(t
n
)，采用下述公式构建过完备的瞬时频率倾斜角字典Φ
(2W+1)
×
L
：其中，W是字典扩展系数；2W+1、L和λ分别为字典中原子的个数、回波信号的长度以及瞬时频率倾斜角扩展因子。6.根据权利要求5所述的基于过完备角度字典优化技术的运动目标跟踪方法，其特征在于步骤S5所述的采用步骤S4构建的瞬时频率倾斜角字典针对步骤S1获取的回波信号进行时频分析处理，获取最优参数域分布，具体包括：
采用步骤S4所述的瞬时频率倾斜角字典Φ
(2W+1)
×
L
针对步骤S1获取的回波信号x(t)重新进行时频分析处理，根据能量收敛准则获取最优参数域分布TFD
best
(t,f)；在一段设定时间η内，将回波信号的瞬时频率等效当作线性函数处理，采用如下所述的公式进行表示：IF
i
(η)＝IF
i
(t)+IF
′
i
(t)
·
(η
‑
t),t∈η其中，IF
i
(t)是t时刻的瞬时频率值，IF
′
i
(t)是t时刻的瞬时频率的一阶导数值；将设定时间η内的回波信号的数学模型采用下述公式表示：x
i
(η)＝A
i
(η)exp{j2π[∫IF
i
(η)dτ]}＝A
i
(η)exp{j2π[IF
i
(t)η+1/2
·
IF
′
i
(t)(η
‑
t)2]}将设定时间η内的回波信号采用加窗时频变换进行处理，并采用下述公式表示：TFD(t,f)＝∫x
i
(η)
·
h(η
‑
t)
·
exp(
‑
j2πfη)dη...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁一鹏，彭意群，丁旻昊，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：