一种基于雷达回波估计墙体穿透性的处理方法与流程

本发明涉及穿墙雷达探测，尤其是指一种基于雷达回波估计墙体穿透性的处理方法。

背景技术：

1、穿墙雷达是通过发射天线向目标方向发射电磁波，当电磁波遇到障碍物(如墙壁)时，会发生反射、折射和散射等现象。部分电磁波会穿透墙壁继续传播，当遇到隐藏在墙壁后的目标(如人体)时，会再次发生反射。反射回来的电磁波被接收天线接收，并传输到信号处理单元进行分析和处理。通过对接收信号的幅度、相位、频率等参数的分析，可以确定隐藏目标的位置、距离、速度等信息。但实际使用过程中，雷达需要穿透不同材料的墙体对目标进行定位，而不同材料墙体的色散和衰减度也有所不同。墙体的材料、厚度、湿度、表面粗糙度以及内部结构都影响着雷达的探测能力。所以在实际应用中需要充分考虑这些因素，以提高探测的准确性和可靠性。

2、针对墙体差异对穿墙雷达探测的影响，通常采用以下方法来应对：1)多频段探测：使用多个不同频段的雷达波进行探测。不同频段的电磁波在墙体中的传播特性有所不同，通过综合分析多个频段的探测结果，可以在一定程度上减轻墙体差异的影响；2)信号处理技术：采用先进的信号处理算法，如滤波、去噪、杂波抑制等，以减少墙体反射和散射产生的杂波干扰，增强对目标回波的识别和提取；3)建模与补偿：对常见的墙体类型建立电磁传播模型，根据墙体的材料、厚度、湿度等参数，对雷达探测结果进行补偿和校正，以提高探测精度；4)现场校准：在实际探测前，对特定的墙体进行现场校准测试，获取墙体的相关参数，并据此调整雷达的工作参数和信号处理方法。但这些方法实施起来繁琐复杂，实际穿墙雷达在使用时需要快速和准确地获取目标信息，故上述修正方法并不适用于真实的使用场景。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中通过对各种不同材质、厚度的墙体进行测量，对其回波数据进行推算、反复试验，发现墙体表面存在的起伏、墙体材质分布的不均匀、天线位置放置的不同等都会造成墙壁回波发生变化。由于墙体回波等强杂波信号之间的相关性远大于墙体和目标之间的相关性，墙后有无目标对强杂波信号影响不大。因此，可以利用强杂波信号来估计墙体的穿透性。因此，可以利用强杂波信号来估计墙体的穿透性；从而提供一种简单快速，且准确率高的估算墙体穿透性的处理方法，处理结果可提供给雷达数据处理时使用，对雷达的灵敏度进行实时调整，以减少墙体差异对雷达探测精度和准确性的影响。

2、为解决上述技术问题，本发明的一种基于雷达回波估计墙体穿透性的处理方法，所述处理方法在估算墙体穿透性后，输出处理结果提供给雷达数据处理时使用，且对雷达的灵敏度进行实时调整，处理方法包括累加、距离补偿、排序、求和、比值，具体包括如下步骤：

3、步骤s1：雷达回波经过前端ad采样和fft处理后，得到雷达回波频域信号；

4、步骤s2：将该频域信号进行k组累加；

5、步骤s3：当累加满k组后，将累加后的频域信号进行距离补偿计算；

6、步骤s4：距离补偿计算后的频域信号按幅值由小到大进行排序；

7、步骤s5：对排序后信号的第46到65位共计20个数据进行求和；

8、步骤s6：求和后的数据与基准值进行求比值；

9、步骤s7：对比值进行分析，将比值送至后续雷达数据处理；

10、步骤s8：循环重复以上s2～s7步，直到雷达系统发送停止指令；

11、在步骤s3中距离计算的补偿算法如下：

12、yk(t)＝xk(t)*(n*δr)2

13、其式中xk(t)表示距离单元x处累加k次后的幅值，δr为雷达距离精度,n表示雷达回波距离单元上第几个点，yk(t)表示该距离单元上的点累加k次后，再经过距离补偿计算后的值。

14、在本发明的一个实施例中，步骤s1中累加的雷达回波信号是通过雷达前端ad芯片采样后及fpga芯片经过fft处理后的频域信号。

15、在本发明的一个实施例中，步骤s2中频域的信号累加为相参积累，累加算法如下：

16、

17、式中k表示累加组数，xn(t)表示第n次回波距离单元x处的幅值，xk(t)表示距离单元x处累加k次后的幅值。

18、在本发明的一个实施例中，累加次数k选取值为28，是基于本申请方案的验证雷达，且通过前期试验测试综合选择的，实际和雷达的中心频率、带宽、雷达数据处理速率等因素有关。

19、在本发明的一个实施例中，步骤s5计算公式如下：

20、

21、式中yx(t)表示第x个距离单元上的点累加k次后，再经过距离补偿计算后的值，sum为第46个点到第65个点共计20个点的距离补偿后值的总和。

22、在本发明的一个实施例中，步骤s6中基准值是基于本方案的雷达以37cm加气砖为被测对象，依据步骤s2～s5采集的一组试验数据。

23、在本发明的一个实施例中，步骤s7中比值分析，即比值大于1的为穿透性高，且数值越大表示雷达穿透能力越强，比值小于1即表示穿透性低，且比值越小表示雷达穿透能力越弱。

24、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

25、本发明所述的处理方法，基于雷达回波估算墙体穿透性中的算法简单，不占用太多系统资源和时间开销；同时实施简单、快捷，不需要提前者架设或采集；处理结果简洁明了准确，且具有实时性，可供雷达数据处理时实时调整，消除墙体差异对雷达性能和准确性的影响。

技术特征：

1.一种基于雷达回波估计墙体穿透性的处理方法，所述处理方法在估算墙体穿透性后，输出处理结果提供给雷达数据处理时使用，且对雷达的灵敏度进行实时调整，其特征在于，处理方法包括累加、距离补偿、排序、求和、比值，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤s1中累加的雷达回波信号是通过雷达前端ad芯片采样后及fpga芯片经过fft处理后的频域信号。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤s2中频域的信号累加为相参积累，累加算法如下：

4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：累加次数k选取值为28，是基于本申请方案的验证雷达，通过前期试验测试综合选择的，其中关联有雷达的中心频率、带宽、雷达数据处理速率。

5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤s5计算公式如下：

6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤s6中基准值是基于本方案的雷达以37cm加气砖为被测对象，依据步骤s2～s5采集的一组试验数据。

7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤s7中比值分析，即比值大于1的为穿透性高，且数值越大表示雷达穿透能力越强，比值小于1即表示穿透性低，且比值越小表示雷达穿透能力越弱。

技术总结本发明涉及一种基于雷达回波估计墙体穿透性的方法，所述处理方法在估算墙体穿透性后，输出处理结果提供给雷达数据处理时使用，且对雷达的灵敏度进行实时调整，处理方法包括累加、距离补偿、排序、求和、比值，而后估算出墙体穿透性；其中累加的雷达回波信号是通过雷达前端AD芯片采样后及FPGA芯片经过FFT处理后的频域信号。本发明的处理方法中算法简单，不占用太多系统资源和时间开销；同时实施简单、快捷，不需要提前者架设或采集；处理结果简洁明了准确，且具有实时性，可供雷达数据处理时实时调整，消除墙体差异对雷达性能和准确性的影响。技术研发人员：黄鑫,雷雨婷,卢志敏,张永胜,孙斌,徐嘉岑,王倩,韩寅冬受保护的技术使用者：北方通用电子集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21