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基于擴(kuò)展貝塞爾擬合模型的連續(xù)波穿墻雷達(dá)目標(biāo)定位算法

2022-05-13 03:01丁一鵬高山流水郭學(xué)斌厙彥龍
信號(hào)處理 2022年4期
關(guān)鍵詞:線性頻率曲線

丁一鵬 高山流水 郭學(xué)斌 厙彥龍

(中南大學(xué)物理與電子學(xué)院,湖南長(zhǎng)沙 410083)

1 引言

近年來(lái),利用多普勒穿墻雷達(dá)對(duì)人體目標(biāo)進(jìn)行定位跟蹤在軍事和民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用背景[1-2]。研究成果表明,為了實(shí)時(shí)高效得對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位,準(zhǔn)確估計(jì)目標(biāo)的瞬時(shí)頻率(Instantaneous Frequencies,IFs)具有重要作用。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),目前最常用的方式是采用時(shí)頻分析技術(shù),通過提取時(shí)頻平面上的最大值作為目標(biāo)時(shí)頻軌跡[3]。

然而在實(shí)際應(yīng)用中,連續(xù)波穿墻雷達(dá)的目標(biāo)探測(cè)主要存在的難題是:當(dāng)檢測(cè)多個(gè)目標(biāo),且不同目標(biāo)間具有足夠接近甚至重疊的瞬時(shí)頻率時(shí),目標(biāo)的瞬時(shí)頻率可能出現(xiàn)無(wú)法被準(zhǔn)確的估計(jì),從而導(dǎo)致定位結(jié)果誤差較大,甚至無(wú)法定位[4]。針對(duì)上述問題,本文提出一種基于擴(kuò)展貝塞爾模型的Hough 變換目標(biāo)定位算法。該算法基于擴(kuò)展貝塞爾擬合模型,通過動(dòng)態(tài)調(diào)整兩個(gè)參數(shù)擬合實(shí)際的目標(biāo)頻率曲線,特別是解決非線性、非對(duì)稱曲線的擬合問題,并結(jié)合多普勒定位算法完成對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)定位。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法有效地抑制頻率模糊問題,提高了多普勒穿墻雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)的人體目標(biāo)的定位精度。

2 多普勒穿墻雷達(dá)傳統(tǒng)定位方法及存在的問題

2.1 穿墻雷達(dá)目標(biāo)定位算法

探測(cè)人體目標(biāo)的過程中,主要利用的是最緊湊的雙頻多普勒穿墻雷達(dá)系統(tǒng)[5]。該系統(tǒng)由一個(gè)發(fā)射機(jī)(Tx)和兩個(gè)接收機(jī)(Rx1 和Rx2)組成,其天線陣列結(jié)構(gòu)如圖1所示。

雷達(dá)的載波頻率分別為f1和f2,接收機(jī)的距離為d,當(dāng)目標(biāo)處于當(dāng)前位置時(shí),h為兩個(gè)天線入射波散射離開目標(biāo)到達(dá)路徑長(zhǎng)度差,θ是目標(biāo)的方向角。根據(jù)傳播路程差可以計(jì)算出兩個(gè)接收機(jī)輸出信號(hào)相位差如下:

式中,λ1是載頻f1分量對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng);

由此可得出目標(biāo)的方位角:

式中,f1Rx1和f1Rx2分別為接收機(jī)Rx1 和Rx2 在載波頻率為f1的載波下接收回波信號(hào)的瞬時(shí)頻率,φθ為上述兩信號(hào)的初始相位差。

光速為c,當(dāng)目標(biāo)距離接收機(jī)距離為R時(shí),回波信號(hào)在兩個(gè)載波頻率下的相位變化為:

因此,可求得目標(biāo)距離為:

其中f2Rx1為接收機(jī)Rx1 在載波頻率為f2的載波下接收的回波信號(hào)的瞬時(shí)頻率;φR為接收機(jī)Rx1 在不同頻率下接收回波信號(hào)的初始相位差。

根據(jù)得出的方位角θ和距離R,可轉(zhuǎn)化為笛卡爾空間坐標(biāo)系:

軌跡合成算法用于根據(jù)目標(biāo)距離和角度信息,在二維平面對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位??梢詫⒛繕?biāo)的空間坐標(biāo)確定為(X,Y),然后合成目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.2 目標(biāo)瞬時(shí)頻率傳統(tǒng)估計(jì)算法

(1)基于STFT的目標(biāo)瞬時(shí)頻率估計(jì)算法

在利用多普勒雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)時(shí)探測(cè)人體目標(biāo)的應(yīng)用中,由于人體目標(biāo)的回波信號(hào)為非平穩(wěn)信號(hào),人體目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有隨機(jī)多變的特點(diǎn),并且探測(cè)有實(shí)時(shí)性的需求,所以通常采用短時(shí)傅里葉變換技術(shù)(STFT)。

STFT的本質(zhì)就是加窗的傅里葉變換,通過窗函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,然后通過傅里葉變換對(duì)每一時(shí)段的信號(hào)進(jìn)行分析處理[6]。短時(shí)傅里葉變換可以通過以下公式表示

式中,η(t)表示窗函數(shù),τ表示時(shí)延,由于窗函數(shù)的移動(dòng),對(duì)時(shí)域信號(hào)R1(t)進(jìn)行分割,這使得傅里葉變換有了局部的特性。通過分析可知,提高時(shí)間分辨率的代價(jià)是要求窗長(zhǎng)盡量的短,但同時(shí)也降低了頻率分辨率。這一矛盾使得短時(shí)傅里葉變換不能獲取良好的時(shí)頻分辨率。此外,通過短時(shí)傅里葉變換算法聯(lián)合多普勒定位算法進(jìn)行對(duì)人體目標(biāo)的定位時(shí),由于短時(shí)傅里葉變換的低時(shí)頻分辨率的問題,導(dǎo)致連續(xù)波穿墻雷達(dá)對(duì)目標(biāo)定位的精度較低。尤其是定位多個(gè)人體目標(biāo)時(shí),多個(gè)回波信號(hào)的瞬時(shí)頻率有時(shí)會(huì)出現(xiàn)距離相近甚至交叉重疊的情況,由短時(shí)傅里葉變換分析得出的瞬時(shí)頻率會(huì)有模糊現(xiàn)象,導(dǎo)致頻率特征提取不準(zhǔn)確,從而影響雷達(dá)系統(tǒng)在目標(biāo)定位領(lǐng)域的應(yīng)用。

(2)基于傳統(tǒng)模型的Hough 變換目標(biāo)瞬時(shí)頻率估計(jì)算法

Hough變換一種能夠?qū)⒄w特征的檢測(cè)轉(zhuǎn)化為局部特征檢測(cè)的有效方法,通過其沿目標(biāo)回波信號(hào)的瞬時(shí)頻率(IF)軌跡累積信號(hào)能量的能力,可以有效地識(shí)別和提取目標(biāo)回波信號(hào)中的所需分量[7]。

所述發(fā)射機(jī)接收回波調(diào)解后的信號(hào)表示為:

其中,ak為第k個(gè)信號(hào)的幅度,fdi,k(t)是對(duì)應(yīng)于載波頻率fi的第k個(gè)目標(biāo)分量的多普勒頻率,φk=4πfiRk0/C是第k個(gè)信號(hào)回波初始相位,c是光速。

當(dāng)利用雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)人體目標(biāo)檢測(cè)時(shí),對(duì)于包含k個(gè)分量的回波信號(hào)s(t),它可以表示為

式中si(t)是第i個(gè)回波分量,振幅為ai,fdi為第i個(gè)目標(biāo)的IF。為了利用Hough 變換估計(jì)第i個(gè)目標(biāo)的IF,首先要建立合適的頻率擬合模型F(Z,t),Z為一組模型參數(shù)。該模型用于表示回波分量的IF 變化[8-9]。利用擬合模型解調(diào)回波信號(hào)s(t),然后利用傅里葉變換可得

如果將式(9)代入式(10)中,可以看出,在理想情況下,當(dāng)fdi(t)=F(Z,t)時(shí),所構(gòu)造的模型完全擬合目標(biāo)回波分量的IF,第i個(gè)回波分量經(jīng)解調(diào)后將成為一個(gè)恒定信號(hào),其能量將在頻域內(nèi)積累為一個(gè)脈沖[10]。然而,對(duì)于那些IF與模型不匹配的其他回波分量,它們的能量就不會(huì)在頻域內(nèi)收斂[11-12]。通過調(diào)整模型參數(shù)集,直到第i個(gè)回波分量能量最大收斂,如果將最合適的參數(shù)集表示為Zm,則目標(biāo)IF 可以估計(jì)為f(T,Zm)[13]。

傳統(tǒng)的Hough變換通常采用簡(jiǎn)單的線性模型來(lái)擬合目標(biāo)IF。線性擬合模型可以表示為

式中m和n分別是線性模型的斜率和初始頻率參數(shù)。

但是實(shí)際回波分量的IF 曲線通常具有非線性的特性,這導(dǎo)致線性模型的擬合精度不高,尤其是在曲線兩端及中點(diǎn)部分線性擬合的結(jié)果與目標(biāo)的多普勒頻率之間存在很大的誤差。

3 改進(jìn)的穿墻雷達(dá)目標(biāo)定位算法

3.1 基于經(jīng)典貝塞爾擬合模型的目標(biāo)定位算法

基于傳統(tǒng)線性模型Hough變換的頻率擬合算法所存在的非線性頻率曲線擬合難題,一些學(xué)者提出了用非線性模型來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)線性模型,比如圓弧模型、橢圓模型[14]。非線性模型的使用能夠補(bǔ)償線性模型的非線性誤差,提高多普勒頻率曲線的擬合精度。但由于圓弧、橢圓的形狀是相對(duì)固定的,曲率無(wú)法任意調(diào)整,很難適應(yīng)復(fù)雜多變的多普勒瞬時(shí)頻率曲線的擬合從而影響定位精度。因此本文提出了一種改進(jìn)的目標(biāo)瞬時(shí)頻率擬合模型,采用能夠自適應(yīng)得改變曲率的自由曲線代替?zhèn)鹘y(tǒng)擬合模型,從而大大提高了目標(biāo)定位精度。

用Qi(i=0,1,…n)來(lái)表示n次貝塞爾曲線的n+1 個(gè)控制頂點(diǎn),用Bi,n(u)表示n個(gè)Bernstein 基函數(shù)中的第i個(gè)[15-16]。n次經(jīng)典貝塞爾曲線可以表示為

我們提出可以用一個(gè)二次經(jīng)典貝塞爾擬合模型來(lái)估計(jì)大慣量低速目標(biāo)的IF,對(duì)傳統(tǒng)的線性模型進(jìn)行改進(jìn)。二次經(jīng)典貝塞爾擬合模型可以表示為

式中Q0和Q2分別是曲線的起點(diǎn)與終點(diǎn),Q1是控制點(diǎn),通過改變這三個(gè)控制頂點(diǎn)可以改變曲線的形狀。當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)接收到回波信號(hào)時(shí),利用STFT 對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析,并從時(shí)頻圖中提取出時(shí)頻點(diǎn)上的峰值,得到對(duì)應(yīng)的時(shí)頻位置,從而可以初步得到目標(biāo)回波的IF 曲線。將得到的IF 曲線的端點(diǎn)作為貝塞爾曲線的兩端的端點(diǎn)。然后利用基于傳統(tǒng)的線性模型的Hough 變換在IF 曲線端點(diǎn)附近擬合。將擬合出的直線模型進(jìn)行連接得到一個(gè)交點(diǎn),最后,再連接兩個(gè)端點(diǎn)得到一條連接線,過上述兩條擬合線的交點(diǎn)平行于連接線作直線,在直線上搜索控制點(diǎn)。因此,所提出算法的計(jì)算復(fù)雜度仍為O(n)。采用二次經(jīng)典貝塞爾擬合模型來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)頻率擬合模型,能夠提升擬合精度。

但是二階貝塞爾曲線只有一個(gè)控制點(diǎn),當(dāng)信號(hào)能量最大化時(shí),確定控制點(diǎn),在用于擬合的過程中對(duì)目標(biāo)曲線的對(duì)稱性要求較高。此外,控制點(diǎn)確定時(shí),二次經(jīng)典貝塞爾曲線的形狀將唯一確定。當(dāng)需要進(jìn)一步調(diào)整曲線形狀時(shí),只能重新調(diào)整控制點(diǎn),這將使計(jì)算十分復(fù)雜[17]。

3.2 基于擴(kuò)展貝塞爾擬合模型的目標(biāo)定位算法

為了解決非對(duì)稱性問題,并且在不改變控制點(diǎn)的情況下,根據(jù)目標(biāo)的實(shí)際頻率進(jìn)一步調(diào)整曲線形狀,使得擬合曲線能夠進(jìn)一步在控制點(diǎn)左右不同程度地逼近實(shí)際曲線,我們又提出了改進(jìn)的基于擴(kuò)展貝塞爾模型的目標(biāo)瞬時(shí)頻率估計(jì)方法。

首先,為了在不改變控制頂點(diǎn)的情況下構(gòu)造擴(kuò)展貝塞爾曲線,提高了n次貝塞爾曲線的階數(shù),得到如下公式

擴(kuò)展貝塞爾曲線是通過改變上述公式中控制點(diǎn)的線性組合系數(shù)來(lái)定義的。當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),引入n個(gè)參數(shù),可表示為

擴(kuò)展貝塞爾曲線可以用控制頂點(diǎn)和含參函數(shù)的線性組合表示。當(dāng)n是偶數(shù)時(shí),擴(kuò)展貝塞爾曲線Pn(u)表示為

當(dāng)n=2時(shí),二次擴(kuò)展貝塞爾擬合模型表示如下

式中Q0、Q2和Q1分別是由經(jīng)典貝塞爾模型確定的端點(diǎn)和控制點(diǎn)。N2,i(u) (i=0,1,2)是二次擴(kuò)展貝塞爾模型含參數(shù)的調(diào)配函數(shù),可以表示為

式中,u∈[0,1],參數(shù)λ1,λ2∈[-2,1]。為了簡(jiǎn)化擬合,可將二次擴(kuò)展貝塞爾曲線表示為

式(18)中的Xi,Yi(i=0,1,2)分別表示經(jīng)典貝塞爾模型端點(diǎn)Q0、Q2和控制點(diǎn)Q1所對(duì)應(yīng)的橫縱坐標(biāo)。由于二次擴(kuò)展貝塞爾曲線中有兩個(gè)參數(shù)λ1和λ2,其值范圍為-2到1。如果使用傳統(tǒng)枚舉算法同時(shí)搜索兩個(gè)參數(shù),計(jì)算復(fù)雜度將為O(n2),這將影響檢測(cè)的運(yùn)算速度和實(shí)時(shí)性。通過式(17)可以發(fā)現(xiàn),兩個(gè)參數(shù)λ1和λ2分別調(diào)控?cái)M合曲線與控制邊Q0Q1和Q1Q2的逼近程度,兩個(gè)參數(shù)在模型的調(diào)整中具有部分獨(dú)立性。因此,為了避免高維參數(shù)自由搜索的過程,本文提出了一種改進(jìn)的線性參數(shù)搜索算法,用線性搜索代替多維搜索。首先,假設(shè)λ1為零,然后在-2 到1 的范圍內(nèi)調(diào)整λ2。當(dāng)信號(hào)能量集中到最大程度時(shí),確定λ2的值。接下來(lái),在-2 到1 的范圍內(nèi)搜索參數(shù)λ1。基于擴(kuò)展貝塞爾的頻率擬合模型能夠有效解決目標(biāo)多普勒瞬時(shí)頻率曲線的非線性和不對(duì)稱性帶來(lái)的問題。

為了更加直觀清晰地反映基于擴(kuò)展貝塞爾模型的霍夫變換的多普勒穿墻雷達(dá)定位方法,提出算法的流程圖如圖2所示。

為了直觀地反映線性模型、二次經(jīng)典貝塞爾擬合模型和二次擴(kuò)展貝塞爾擬合模型的創(chuàng)建,截取一段目標(biāo)瞬時(shí)頻率曲線。實(shí)驗(yàn)中,目標(biāo)運(yùn)動(dòng)路徑如圖3(a)所示,接收機(jī)Rx1 為定位坐標(biāo)原點(diǎn),發(fā)射機(jī)Tx和接收機(jī)Rx1、Rx2在同一水平線上,并設(shè)置為X軸,以垂直接收機(jī)Rx1的方向設(shè)為Y軸。雙頻連續(xù)波的載波頻率為2.4 GHz 和2.39 GHz,發(fā)射機(jī)與接收機(jī)距離為6.25 cm。目標(biāo)瞬時(shí)頻率曲線從0 s到5.12 s生成。三種模型最終擬合結(jié)果如圖4(a)、(b)所示。實(shí)線代表實(shí)際的目標(biāo)瞬時(shí)頻率曲線,不同形狀標(biāo)記的線分別表示不同的頻率擬合模型。

對(duì)比圖4(c)、(d),我們發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)參數(shù)在模型的調(diào)整中具有相對(duì)獨(dú)立性。當(dāng)λ2=0 固定時(shí),將λ1的值分別調(diào)整為-0.7、-0.3和0.5,得到三條不同的擴(kuò)展貝塞爾擬合曲線,如圖4(c)所示??梢钥闯?,擴(kuò)展貝塞爾曲線正在逼近擴(kuò)展貝塞爾控制多邊形的控制邊Q0Q1。當(dāng)λ1=0 固定時(shí),將λ2的值分別調(diào)整為-0.7、-0.3和0.5,得到三條不同的擴(kuò)展貝塞爾擬合曲線,如圖4(d)所示??梢钥闯?,此時(shí)擬合曲線正逐漸接近控制邊Q1Q2。因此,兩個(gè)參數(shù)在模型的調(diào)整中有相對(duì)獨(dú)立性,確定兩個(gè)參數(shù)的過程中用線性搜索代替多維搜索是十分有效的改進(jìn)。

兩種參數(shù)搜索方法對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1,結(jié)果表明依據(jù)兩個(gè)參數(shù)之間相對(duì)獨(dú)立的特性,采用線性搜索來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多維搜索,在目標(biāo)定位精度相差不大的情況下,大大降低了運(yùn)算復(fù)雜度,縮短運(yùn)算時(shí)間,優(yōu)化目標(biāo)探測(cè)的實(shí)時(shí)性。

表1 目標(biāo)瞬時(shí)頻率估計(jì)結(jié)果和定位結(jié)果的均方根誤差Tab.1 Root mean square error of target instantaneous frequency estimation result and location result

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景設(shè)置

為了驗(yàn)證所提出的算法的性能,進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。連續(xù)波穿墻雷達(dá)結(jié)構(gòu)和探測(cè)場(chǎng)景的原型如圖5。由于在實(shí)際的探測(cè)應(yīng)用中,對(duì)目標(biāo)的空間位置所需的要求較小,且高度波達(dá)角和方位波達(dá)角的估計(jì)原理具有相似性。因此,目標(biāo)探測(cè)中,在不失一般性地情況下,本實(shí)驗(yàn)只估計(jì)人體目標(biāo)的水平波達(dá)角和距離。對(duì)于目標(biāo)在二維坐標(biāo)上定位,設(shè)置接收機(jī)Rx1為定位坐標(biāo)原點(diǎn),發(fā)射機(jī)Tx和接收機(jī)Rx1、Rx2 在同一水平線上,并設(shè)置該水平線為X軸,以垂直接收機(jī)Rx1 的方向設(shè)為Y軸。本文的實(shí)驗(yàn)中,雙頻連續(xù)波的載波頻率為2.4 GHz 和2.39 GHz,發(fā)射機(jī)與接收機(jī)距離為6.25 cm。目標(biāo)1以1 m/s的橫向初始速度和0.25 m/s2的徑向加速度從其初始位置(2,2)移動(dòng)。同時(shí),目標(biāo)2的初始位置為(2,1),初始速度為2 m/s,沿Y軸方向徑向加速度為0.2 m/s2,橫向加速度為0.1 m/s2,沿遠(yuǎn)離雷達(dá)陣列方向移動(dòng)。兩個(gè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)路徑如圖3(b)所示,整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)約5 s。

4.2 目標(biāo)定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

使用基于擴(kuò)展貝塞爾模型的霍夫變換的多普勒穿墻雷達(dá)定位算法的結(jié)果與傳統(tǒng)STFT 算法、線性模型、二次經(jīng)典貝塞爾擬合模型的對(duì)比見圖6。圖6(a)、(c)、(e)和(g)分別表示頻率擬合的結(jié)果,圖6(b)、(d)、(f)和(h)分別表示目標(biāo)定位算法合成的運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)果。與傳統(tǒng)STFT 定位算法相比,三種擬合模型均能有效抑制頻率模糊。但線性模型無(wú)法擬合非線性明顯的曲線,具有很大的局限性。二次貝塞爾模型解決了非線性這一問題,但對(duì)擬合曲線的對(duì)稱性要求很高,無(wú)法滿足人體目標(biāo)復(fù)雜多變的運(yùn)動(dòng)情景。因此,擴(kuò)展貝塞爾擬合模型改進(jìn)算法具有很大的優(yōu)越性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的擴(kuò)展貝塞爾擬合模型改進(jìn)算法通過引入兩個(gè)形狀參數(shù),并線性搜索、動(dòng)態(tài)調(diào)整兩個(gè)參數(shù),使得擴(kuò)展貝塞爾擬合模型能夠根據(jù)實(shí)際目標(biāo)瞬時(shí)頻率進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整,在經(jīng)典貝塞爾模型的基礎(chǔ)上在控制點(diǎn)左右不同程度地逼近實(shí)際目標(biāo)瞬時(shí)頻率曲線。不僅有效避免了不同目標(biāo)間具有足夠接近甚至重疊的瞬時(shí)頻率時(shí)出現(xiàn)的“頻率模糊”效應(yīng),還解決了目標(biāo)瞬時(shí)頻率曲線非線性、非對(duì)稱性的擬合難題,相對(duì)于傳統(tǒng)擬合模型大大提高了目標(biāo)瞬時(shí)頻率的估計(jì)精度,從而對(duì)目標(biāo)的位置信息進(jìn)行更精確的實(shí)時(shí)估測(cè)。

四種定位算法的結(jié)果誤差對(duì)比見表2,與STFT算法相比,頻率估計(jì)精度平均提高0.33 Hz,多目標(biāo)定位精度平均提高0.4 m;與傳統(tǒng)線性模型相比,頻率估計(jì)精度平均提高0.10 Hz,多目標(biāo)定位精度平均提高0.39 m;與無(wú)參數(shù)的經(jīng)典貝塞爾模型的霍夫變換相比,頻率估計(jì)精度平均提高0.03 Hz,多目標(biāo)定位精度平均提高0.22 m。可以看出,基于改進(jìn)Hough變換頻率擬合技術(shù)的目標(biāo)定位算法具有很高效的定位性能。

表2 STFT、線性模型、二次經(jīng)典貝塞爾模型、二次擴(kuò)展貝塞爾模型算法誤差對(duì)比Tab.2 Algorithm error comparison of STFT,linear model,quadratic classical Bezier model and quadratic extended Bezier model

5 結(jié)論

本文提出了一種基于改進(jìn)Hough變換頻率擬合技術(shù)的目標(biāo)定位算法,采用基于擴(kuò)展貝塞爾模型的Hough變換頻率擬合模型對(duì)多目標(biāo)定位時(shí)的頻率模糊區(qū)域進(jìn)行瞬時(shí)頻率估計(jì)。通過引入形狀參數(shù)來(lái)構(gòu)造擴(kuò)展貝塞爾曲線,并且依據(jù)兩個(gè)參數(shù)之間相對(duì)獨(dú)立的特性,用線性搜索代替?zhèn)鹘y(tǒng)多維搜索、動(dòng)態(tài)調(diào)整兩個(gè)參數(shù),利用擬合的曲線解調(diào)回波信號(hào)完成對(duì)多個(gè)目標(biāo)分量的分離,并結(jié)合多普勒處理方法合成目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡,實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)定位。仿真結(jié)果表明,該算法不僅有效地解決了雙人體目標(biāo)多普勒穿墻雷達(dá)定位中的頻率模糊問題,在頻率估計(jì)精度上優(yōu)于傳統(tǒng)的線性模型和經(jīng)典的貝塞爾模型,有效地解決了目標(biāo)頻率曲線的非線性和不對(duì)稱性帶來(lái)的問題,進(jìn)一步提高了目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡復(fù)雜多變時(shí)的適用性,具有很高的實(shí)用價(jià)值。

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