【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法和装置。
技术介绍
1、第六代移动通信(6g)拟启用毫米波或太赫兹频段结合大规模多输入多输出(multiple input and multiple output，mimo)技术构建通信感知一体化(integratedsensing and communication，isac)系统，特别关注将无线通信系统和雷达感知系统集成于一体。其核心思想是利用通信信号感知物理世界中的各种信息，如目标位置、建筑分布等，一旦基站获取了这些信息，其不仅能够更好地服务通信用户，而且能够支持各种各样的新兴应用，如车联网、智慧工厂等。
2、感知的本质是构建从真实物理世界到数字孪生世界的映射，而真实物理世界通常由静态环境和动态目标构成。其中静态环境的变化通常是缓慢的，因此可以利用各种环境重建技术获取静态环境的感知结果。而动态目标的变化是快速的，因此需要实时地更新动态目标的参数信息，其通常被称为动态目标的雷达感知，包括对动态目标的发现、检测、参数估计、跟踪、识别等。
3、一般地，动态目标可以在三维空间中进行任意运动，在球坐标系下刻画一个动态目标的运动参数包括以下六项：距离、水平角、俯仰角、径向速度、水平角速度、俯仰角速度，我们将其称为动态目标的6d运动参数。现有的基于mimo阵列的单基地雷达系统和基于mimo阵列的单基站通信感知一体化系统通常认为在测量动态目标速度方面只能测量出动态目标的径向速度，因此只能实现对动态目标的4d感知，即估计出动态目标的距离、水平角
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法和装置，用以解决现有技术中无法观测动态目标角速度的缺陷，实现对动态目标的6d全面感知。
2、本专利技术提供一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，包括：
3、从接收的发射波束的回波信号提取动态目标回波信号，得到动态目标回波信号张量；所述发射波束是在目标单元时隙内根据待测动态目标的历史运动参数单帧感知结果发射的；
4、根据所述动态目标回波信号张量得到运动参数估计矩阵；
5、根据所述运动参数估计矩阵，利用阵列信号估计方法得到运动参数空间值，根据所述运动参数空间值利用预设单帧感知结果计算公式计算得到俯仰角单帧感知结果、水平角单帧感知结果、距离单帧感知结果和虚拟速度单帧感知结果；
6、根据所述俯仰角单帧感知结果、所述水平角单帧感知结果和所述虚拟速度单帧感知结果得到所述待测动态目标的径向速度单帧感知结果、水平角速度单帧感知结果和俯仰角速度单帧感知结果，得到运动参数单帧感知结果。
7、根据本专利技术提供的一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，所述运动参数估计矩阵包括空间方向矩阵、距离矩阵和虚拟速度矩阵；所述空间方向矩阵包括第一空间方向矩阵和第二空间方向矩阵；所述根据所述动态目标回波信号张量得到运动参数估计矩阵，具体包括：
8、将所述动态目标回波信号张量构型为第一预设维度，得到所述第一空间方向矩阵；
9、将所述动态目标回波信号张量构型为第二预设维度，得到所述第二空间方向矩阵；
10、将所述动态目标回波信号张量构型为第三预设维度，得到所述距离矩阵；
11、从所述动态目标回波信号张量中提取目标接收天线接收到的所有目标传输符号的所有子载波上的所述动态目标回波信号，得到所述目标接收天线的所述虚拟速度矩阵。
12、根据本专利技术提供的一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，所述预设单帧感知结果计算公式包括第一预设公式；所述第一预设公式用于根据所述第一空间方向矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述俯仰角单帧感知结果；
13、所述第一预设公式包括：
14、
15、其中，是待测动态目标在目标单元时隙内的俯仰角单帧感知结果，待测动态目标为第k′个目标，目标单元时隙为第l个跟踪时隙，c是光速，是与对应的运动参数空间值，为第一空间方向矩阵，f0是载波频率，d是天线间距。
16、根据本专利技术提供的一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，所述预设单帧感知结果计算公式包括第二预设公式；所述第二预设公式用于根据所述第二空间方向矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述水平角单帧感知结果；
17、所述第二预设公式包括：
18、
19、其中，是待测动态目标在目标单元时隙内的水平角单帧感知结果，待测动态目标为第k′个目标，目标单元时隙为第l个跟踪时隙，c是光速，是与对应的运动参数空间值，为第二空间方向矩阵，f0是载波频率，d是天线间距，是待测动态目标在目标单元时隙内的俯仰角单帧感知结果。
20、根据本专利技术提供的一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，所述预设单帧感知结果计算公式包括第三预设公式；所述第三预设公式用于根据所述距离矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述距离单帧感知结果；
21、所述第三预设公式包括：
22、
23、其中，是待测动态目标在目标单元时隙内的距离单帧感知结果，待测动态目标为第k′个目标，目标单元时隙为第l个跟踪时隙，c是光速，是与对应的运动参数空间值，为距离矩阵，δf是子载波频率间隔。
24、根据本专利技术提供的一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，所述预设单帧感知结果计算公式包括第四预设公式；所述第四预设公式用于根据所述虚拟速度矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述虚拟速度单帧感知结果；
25、所述第四预设公式包括：
26、
27、其中，是目标接收天线在目标单元时隙内观测到的待测动态目标的虚拟速度单帧感知结果，待测动态目标为第k′个目标，目标接收天线为第个接收天线，目标单元时隙为第l个跟踪时隙，c是光速，是与对应的运动参数空间值，为虚拟速度矩阵，f0是载波频率，ts是一个目标传输符号的持续时间。
28、根据本专利技术提供的一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，所述根据所述俯仰角单帧感知结果、所述水平角单帧感知结果和所述虚拟速度单帧感知结果得到所述待测动态目标的径向速度单帧感知结果、水平角速度单帧感知结果和俯仰角速度单帧感知结果，具体包括：
29、基于所述目标接收天线的阵元序号和所述虚拟速度单帧感知结果构建三元数对组，对所述三元数对组进行二维平面拟合，得到平面参数拟合结果；
30、根据所述平面参数拟合结果和所述俯仰角单帧感知结果，利用第五预设公式计算得到所述俯仰角速度单帧感知结果；
31、根据所述平面参数拟合结果、所述俯仰角单帧感知结果、所述水平角单帧感知结果和所述俯仰角速度单帧感知结果，利用第六预设公式计算得到所述水平角速度单帧感知结果；
32、根据所述平面参数拟合结果、所述俯仰角单帧感知本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于单基站的动态目标6D感知与跟踪方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于单基站的动态目标6D感知与跟踪方法，其特征在于，所述运动参数估计矩阵包括空间方向矩阵、距离矩阵和虚拟速度矩阵；所述空间方向矩阵包括第一空间方向矩阵和第二空间方向矩阵；所述根据所述动态目标回波信号张量得到运动参数估计矩阵，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于单基站的动态目标6D感知与跟踪方法，其特征在于，所述预设单帧感知结果计算公式包括第一预设公式；所述第一预设公式用于根据所述第一空间方向矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述俯仰角单帧感知结果；
4.根据权利要求2或3所述的基于单基站的动态目标6D感知与跟踪方法，其特征在于，所述预设单帧感知结果计算公式包括第二预设公式；所述第二预设公式用于根据所述第二空间方向矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述水平角单帧感知结果；
5.根据权利要求2所述的基于单基站的动态目标6D感知与跟踪方法，其特征在于，所述预设单帧感知结果计算公式包括第三预设公式；所述第三预设公式用于根据所述距离矩阵对应的所
6.根据权利要求2所述的基于单基站的动态目标6D感知与跟踪方法，其特征在于，所述预设单帧感知结果计算公式包括第四预设公式；所述第四预设公式用于根据所述虚拟速度矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述虚拟速度单帧感知结果；
7.根据权利要求2所述的基于单基站的动态目标6D感知与跟踪方法，其特征在于，所述根据所述俯仰角单帧感知结果、所述水平角单帧感知结果和所述虚拟速度单帧感知结果得到所述待测动态目标的径向速度单帧感知结果、水平角速度单帧感知结果和俯仰角速度单帧感知结果，具体包括：
8.根据权利要求7所述的基于单基站的动态目标6D感知与跟踪方法，其特征在于，所述第五预设公式包括：
9.根据权利要求1所述的基于单基站的动态目标6D感知与跟踪方法，其特征在于，所述径向速度单帧感知结果、所述水平角速度单帧感知结果和所述俯仰角速度单帧感知结果，以及所述俯仰角单帧感知结果、所述水平角单帧感知结果和所述距离单帧感知结果构成所述待测动态目标在所述目标单元时隙的运动参数单帧感知结果；所述根据所述俯仰角单帧感知结果、所述水平角单帧感知结果和所述虚拟速度单帧感知结果得到所述待测动态目标的径向速度单帧感知结果、水平角速度单帧感知结果和俯仰角速度单帧感知结果，之后还包括：
10.一种基于单基站的动态目标6D感知与跟踪装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，其特征在于，所述运动参数估计矩阵包括空间方向矩阵、距离矩阵和虚拟速度矩阵；所述空间方向矩阵包括第一空间方向矩阵和第二空间方向矩阵；所述根据所述动态目标回波信号张量得到运动参数估计矩阵，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，其特征在于，所述预设单帧感知结果计算公式包括第一预设公式；所述第一预设公式用于根据所述第一空间方向矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述俯仰角单帧感知结果；
4.根据权利要求2或3所述的基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，其特征在于，所述预设单帧感知结果计算公式包括第二预设公式；所述第二预设公式用于根据所述第二空间方向矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述水平角单帧感知结果；
5.根据权利要求2所述的基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法，其特征在于，所述预设单帧感知结果计算公式包括第三预设公式；所述第三预设公式用于根据所述距离矩阵对应的所述运动参数空间值计算得到所述距离单帧感知结果；
6.根据权利要求2所述的基于单基站的动态目标6d感知与跟踪方法...
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