基于穿透式生命探测雷达描述人体运动轨迹

【摘要】 本文给出了某型号穿透式生命探测雷达的另一种应用方式，给出了利用雷达探测人体运动轨迹的方法，文章首先分析了这种方法的可行性，接着说明了运动轨迹探测的整个信号处理流程并给出实现的结果。最后对基于这种方法得到的运动轨迹图像进行点迹处理以达到更好的显示效果。

【关键词】 生命探测 人体运动轨迹 点迹处理

一、引言

受体制特点以及相关技术限制，线性调频连续波（LMFCW）雷达在探测生命体存在与否时，由于呼吸和心跳运动引起的多普勒频率很小，在时域和频域内与回波信号相混。接收机很难正确分辨。很容易造成雷达虚警。

在此基础上，我们考虑用探测人体运动轨迹的办法来间接的判断生命体存在与否。由于人在运动时的多普勒频率远远大于呼吸和心跳引起的多普勒频率，从而可以有效的减少地物杂波引起的干扰。通过正确的描述人体的运动轨迹，证明生命体的存在。

二、运动轨迹探测原理

在传统的连续波生命探测雷达中，接收机接收到回波信号后，通过提取由人体呼吸和心跳产生的多普勒频率来判断生命体的存在与否。由于多普勒频率很低，接收机在滤波时提取的是接近零频的低频信号。而人体在运动时，由于人的运动速度明显大于呼吸和心跳引起的体表运动速度。由此产生的多普勒频率也随之变大。所以此时在雷达接收机中，我们由原本的提取低频信号变为提取包含运动引起的多普勒频率的中频信号。

在雷达接收机中，对应的硬件变化为带通滤波器的通带中心频率改变以及后续相应的改变。

上式中第一项是距离差频，与目标距离成正比，第二项是多普勒频率，与目标速度成正比。可以看出，对于相邻的扫频周期，对于固定杂波，那么其频率也是固定的；而对于运动目标，其频率是变化的，因此，将相邻两个扫频周期的差拍频域信号相减，就可以消除杂波，实现MTI。

为了进一步提高信噪比，可以在MTI之后采用多普勒滤波器组。在数字域，多普勒滤波器组也可以采用FFT实现。距离FFT，得到的是对应目标距离的差拍频谱，一根谱线对应一个距离单元，相当于MTD中的距离选通；将同一距离单元中相邻扫频周期的差拍频谱采样点相减，得到的是固定杂波得到控制的频谱信号，相当于MTD中的对消；速度FFT处理将同一距离单元每个扫频周期对消后的差拍频谱采样点进行FFT变换，得到的是该距离单元内所有动目标的多普勒频率，相当于MTD中的多普勒滤波器组。经过上述的距离FFT-MTI-速度FFT，可以有效抑制地物杂波并将不同距离和不同速度的运动目标分辨开来。

三、检测结果及点迹处理

根据以上原理以及适当的参数选择，我们可以测得在雷达距墙1m的情况下，得到实际的运动轨迹如图2所示。

其中横坐标为时间，纵坐标为目标离雷达的距离。由图中可以看出，该算法可以基本正确的反映目标的运动轨迹。但是测得的结果中仍然存在很多的虚点，在此基础上，我们对现有点迹进行处理，使得结果更加准确。

针对已经得到的点迹图，我们主要进行的是虚假点的滤除。

滤除的原则为首先判断运动轨迹中所含有的目标数目，具体方法如下：

（1）统计在每个时刻点达到门限值的的点数，保留在纵向连续六个点以上超过门限值的轨迹，其余滤除。

（2）统计所有时刻点上连续的轨迹段的数目。如果超过2/3以上都分为N段，我们认为是N个目标，只有一段我们认为是一个目标。

在确定目标个数以后，我们针对每个时刻点上的轨迹进行处理，除去前一步我们确认的不属于轨迹的部分，将其余的正常显示。

处理后的运动轨迹如图3所示。

四、结束语

从实验结果来看，利用穿透式生命探测雷达，可以正确的探测人体运动轨迹从而判断生命体的存在与否。

参 考 文 献

[1] 丁鹭飞，耿富录. 雷达原理. 西安电子科技大学出版社，1995

[2] “Moving Target Detector”AD/A 114709