一种穿墙雷达耦合信号的实时抑制方法技术

本发明专利技术提供一种穿墙雷达耦合信号的实时抑制方法。技术方案是对回波信号进时域8倍插值；其次，基于插值后的回波信号的最大值，归一化插值后的回波信号，即得到幅度补偿后的回波信号；然后，计算以前时刻所有幅度补偿后的回波信号的均值，作为参考信号，与当前时刻幅度补偿后的回波信号作互相关运算，搜索出互相关运算结果中最大值的位置作为时延值，对当前时刻幅度补偿后的回波信号进行时延补偿；最后，对当前时刻时延补偿后的回波信号，采用指数滑动平均背景相消方法，完成对当前时刻耦合信号的抑制。本发明专利技术降低了穿墙雷达探测近距离目标时耦合信号抑制后残留引起的虚警。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于穿墙雷达探测领域，涉及一种可用于穿墙雷达探测的耦合信号的实时抑制方法。
技术介绍
在穿墙雷达中，回波信号包括目标信号、杂波信号、噪声信号以及耦合信号。其中，耦合信号存在于收发天线之间，其信号幅度很强且持续时间较长，往往会覆盖掉近距离目标的回波信号。因此，穿墙雷达在探测近距离目标时，必须抑制耦合信号的干扰。通常，耦合信号被认为是稳定的来进行抑制。然而，在实际的穿墙雷达中，系统抖动是不可避免的，其持续时间往往在1(Γ150皮秒范围内，这使得耦合信号的幅度和时延不能保持稳定。如若不考虑系统抖动而对耦合信号进行抑制，抑制后的残留足以引起虚警。因此，如何较为彻底地抑制稱合信号干扰，提高SCR(Signal-to_Clutter Ratio,信杂比),成为穿墙雷达探测近距尚目标时的关键。在穿墙雷达中，常见的耦合信号抑制方法有三种:距离门方法、MTI (MovingTarget Indication运动目标指示)方法和背景相消方法。一、距离门方法。距离门方法基于耦合信号往往出现在较近距离单元上的事实，选取合适的包含耦合信号的距离门，将距离门内的回波信号直接去除或者置零，实现对耦合信号的抑制。如文献:Attiya, A.M.，A.Bayram, A.Safaa1-Jazi, and S.M.Riad, UffB applications forthrough-wall detection.1EEE Antennas and Propagation Society InternationalSymposium, 2004。在探测近距离目标时，这种方法是不可取的。在穿墙雷达中，雷达发射信号的拖尾持续时间越长，耦合信号覆盖的范围越大，往往可达3米。距离门方法在去除耦合信号的同时，也将近距离目标的回波信号一并去除，造成穿墙雷达产生探测盲区，限制了穿墙雷达的探测距离。二、MT I 方法。MTI方法假定耦合信号的时延和幅度保持稳定，把耦合信号当作一种杂波信号进行抑制处理。如文献:Lazaro, A.，D.Girbau, and R.Villarino, Analysis of vital signsmonitoring using an IR-UffB radar.Progress In Electromagnetics Research-Pier, Vol.100，265-284，2010。上述文献利用二脉冲对消器对耦合信号进行抑制。二脉冲对消器结构简单，只需将当前时刻脉冲回波信号减去前一个时刻的脉冲回波信号，不需乘法运算，运行效率高。通过级联二脉冲对消器，可以扩展到N脉冲对消器。如文献:RichardS，M.A., Fundamentals of radar signal processing, McGraw-Hill, New York, 2005。MTI方法由于未考虑稱合信号的不稳定性,相对于微弱的目标回波信号而言禹合信号抑制后的残留依旧很高；同时由于静止目标回波和杂波信号混叠在一起，MTI方法会把二者一并滤除。三、背景相消方法。背景相消方法选取一定数量的历史回波信号估计背景，然后与当前时刻回波信号相减，完成稱合信号的抑制。如文献:Zetik, R., S.Crabbeb, J.Krajnakc, P.Peyerld, J.Sachsa, and R.Thomaa，Detection and localization of persons behind obstaclesusing M—sequence through-the-walI radar, Proceedings of SPIE on Conference onSensors, and Command, Control, Communications,and Intelligence(C31)Technologiesfor Homeland Security and Homeland Defense V, 2006。依据背景估计方法的不同，背景相消法可分为:全局平均背景相消、滑动平均背景相消和指数滑动平均背景相消。全局平均背景相消方法将全部历史回波信号加以平均，估计背景；滑动平均背景相消方法则选取滑动窗内回波信号的均值作为背景；指数滑动平均背景相消方法兼容了前两种方法之所长，对于历史回波信号赋予逐渐收敛为零的权值，估计背景，如文献:陈洁，超宽带雷达信号处理及成像方法研究，博士学位论文，中国科学院研究生院(电子学研究所)，2007。背景相消方法虽然对于不同运动状态的目标有良好的适应性，但在抑制耦合信号时，同样未考虑耦合信号的不稳定性，耦合信号抑制后的残留依旧很强。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术提供一种抑制耦合信号的实时有效方法，改善SCR，降低穿墙雷达在探测近距离目标时耦合信号抑制后的残留虚警。技术方案:对于利用穿墙雷达进行穿墙探测时获得的N时刻回波信号，进行下述处理:当N=I时，对该时刻的回波信号进行时域8倍插值，基于插值后的回波信号的最大值，归一化该时刻插值后的回波信号，即得到该时刻的幅度补偿后的回波信号，上述归一化处理即是对插值后的回波信号进行幅度补偿。当N > 2时，首先对N时刻的回波信号进时域8倍插值；其次，基于插值后的N时刻回波信号的最大值，归一化N时刻插值后的回波信号，即得到N时刻的幅度补偿后的回波信号，上述归一化处理即是对插值后的回波信号进行幅度补偿；然后，计算时刻I到时刻N-1之间所有幅度补偿后的回波信号的均值，作为参考信号，与N时刻幅度补偿后的回波信号作互相关运算，搜索出互相关运算结果中最大值的位置作为时延值，对N时刻幅度补偿后的回波信号进行时延补偿；最后，对N时刻时延补偿后的回波信号，采用指数滑动平均背景相消方法，完成对N时刻耦合信号的抑制。有益效果:本专利技术通过对耦合信号的幅度和相位进行补偿，消除了系统抖动对耦合信号稳定性的影响，结合指数滑动平均背景相消，进而成功地解决了常规背景相消方法抑制耦合信号时残留较大的问题，降低了穿墙雷达探测近距离目标时耦合信号抑制后残留引起的虚警。附图说明图1是本专利技术耦合信号抑制流程图；图2是在穿墙探测近距离人体目标时未经耦合信号抑制处理的实验结果；图3是指数滑动平均背景相消法在穿墙探测近距离人体目标时耦合抑制处理实验结果；图4是本专利技术在穿墙探测近距离人体目标时耦合抑制处理实验结果；图5是本专利技术中雷达参数。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的解释。本专利技术中穿墙雷达工作在贴墙模式下，天线保持静止不动，应用本专利技术所阐述的耦合信号抑制法对耦合信号进行抑制。本专利技术提出的耦合信号抑制法通过上述穿墙雷达进行了实验验证，实验结果证明了本专利技术的有效性。该穿墙雷达参数如图5所示。 选取厚度为30厘米的砖墙，在墙壁一侧离墙1.5米处，静止站立一个身高1.75米的人体目标。穿墙雷达贴墙放置在墙壁另外一侧。根据图1，完成耦合信号的抑制需经过以下步骤:(a)当时刻N=I时，对N时刻的回波信号进行时域8倍插值，计算N时刻插值后回波信号的最大值札，将N时刻插值后的回波信号除以最大值M1，即得到N=I时刻幅度补偿后的回波信号；当时刻N彡2时，进行下述(b) IlJ Cf)步骤:(b)对N时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿墙雷达耦合信号的实时抑制方法，其特征在于，对于利用穿墙雷达进行穿墙探测时获得的N时刻回波信号，进行下述处理：当N=1时，对该时刻的回波信号进行时域8倍插值，基于插值后的回波信号的最大值，归一化该时刻插值后的回波信号，即得到该时刻的幅度补偿后的回波信号；当N≥2时，首先对N时刻的回波信号进时域8倍插值；其次，基于插值后的N时刻回波信号的最大值，归一化N时刻插值后的回波信号，即得到N时刻的幅度补偿后的回波信号；然后，计算时刻1到时刻N?1之间所有幅度补偿后的回波信号的均值，作为参考信号，与N时刻幅度补偿后的回波信号作互相关运算，搜索出互相关运算结果中最大值的位置作为时延值，对N时刻幅度补偿后的回波信号进行时延补偿；最后，对N时刻时延补偿后的回波信号，采用指数滑动平均背景相消方法，完成对N时刻耦合信号的抑制。

【技术特征摘要】
1.一种穿墙雷达耦合信号的实时抑制方法，其特征在于，对于利用穿墙雷达进行穿墙探测时获得的N时刻回波信号，进行下述处理: 当N=I时，对该时刻的回波信号进行时域8倍插值，基于插值后的回波信号的最大值，归一化该时刻插值后的回波信号，即得到该时刻的幅度补偿后的回波信号； 当N > 2时，首先对N时刻的回波信号进时域8倍插值；其次，基于插值后的N时刻回波信号的最大值...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱国富，胡俊，周智敏，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：