本发明涉及一种非视距静止人员定位方法及系统，属于毫米波雷达感知。
背景技术：
：：1、对于非视距区域内静止人员的定位一直是一个难题。传统的定位方法主要依赖于视觉传感器，如摄像头、红外等，但这些传感器受到环境光线、障碍物、天气等因素影响，无法实现精确定位。而毫米波雷达具有高精度、高分辨率、可穿透的特点，具有实现非视距高精度定位服务的潜力。2、目前，已有一些研究提出了在非视距场景下利用毫米波雷达进行人员定位的方法，但这些方法大多是对运动人员进行定位，其动作幅度较大，容易作为人员定位的指示器。然而当人员处于静止状态时，面临信号强度不足、相干多径干扰、聚类参数依赖专家经验调优等挑战，无法实现精确的定位。3、具体而言，静止人员的微动行为（如呼吸、心跳等）引起的雷达信号变化由于非视距遮挡导致衰减严重，微动特征信号容易湮没在强背景杂波中难以分辨；其次，非视距遮挡加剧多径效应导致相干信号难解耦，造成静止人员角度解算困难；此外，经过算法处理后的雷达回波点云呈现远疏近密特点，要实现精确聚类进而解算位置信息存在依赖专家经验对聚类算法关键参数进行调优等挑战。所以，要实现非视距静止人员的准确定位具有挑战性。4、因此，本发明旨在提出一种在非视距场景下定位静止人员的可行方案，以解决非视距静止人员追踪难题。技术实现思路1、目的：为了克服现有技术中存在的强背景噪声环境下静止人员雷达回波信号难分辨、非视距遮挡和室内多径造成人员定位偏差大、非视距造成的目标回波点云稀疏问题，本发明提供一种非视距静止人员定位方法，通过相干累积提高目标信噪比，强化静止人员微动特征；引入一种对协方差矩阵进行toeplitz（托普利茨）重构的增强型超分辨率算法来解决相干多径问题，实现精确的角度估计；为避免不同环境变量造成的模糊性，提出了一种考虑场景空间特征的毫米波点云自适应聚类方法，无需依赖专家知识进行聚类算法关键参数的调整优化，即可获得真实的位置信息。基于上述步骤，克服非视距静止人员定位面临的挑战。2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：3、第一方面，一种非视距静止人员定位方法，具体包括：4、获取雷达回波信号的中频信号，根据中频信号获得距离-速度谱矩阵。5、对距离-速度谱矩阵进行预处理，得到处理后的距离-速度谱矩阵。6、对处理后的距离-速度谱矩阵进行恒定虚警率检测，检测出静止人员目标的距离单元索引和速度单元索引，根据静止人员目标的距离单元索引和速度单元索引，得到静止人员目标的距离-速度谱矩阵，以及确定静止人员目标在极坐标下的距离和信号强度。7、对静止人员目标的距离-速度谱矩阵进行多普勒相位补偿，得到补偿后的距离-速度谱矩阵，根据补偿后的距离-速度谱矩阵得到静止人员目标的微动速度。8、对补偿后的距离-速度谱矩阵按阵元数进行重组，并进行相干多径解耦，得到静止人员目标在极坐标下的角度。9、将静止人员目标在极坐标下的距离和角度转化为笛卡尔坐标系中的雷达点云，根据雷达点云的坐标、微动速度以及信号强度，对笛卡尔坐标系中的雷达点云进行点云聚类，得到聚类后的雷达点云质心。10、将聚类后的雷达点云质心对应的坐标作为静止人员目标的位置。11、作为优选方案，所述雷达回波信号的中频信号获取方法，具体包括：12、获取雷达向目标发射的线性调频信号，所述线性调频信号的表达式如下：13、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mi>tx</mi></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>o</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>π</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>f</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>+</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>π</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mfrac><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>b</mi></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle></msub></mstyle></mstyle></mfrac></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle></msup></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>+</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>ϕ</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle></mrow><mo>]</mo></mstyle></mstyle>14、其中，表示线性调频信号，t表示时间，at表示发射信号的幅度，为发射的chirp信号的起始频率，b为发射的chirp信号的调频带宽，tc为发射单个chirp信号的持续时间，ϕ(t)为发射信号的相位噪声，为圆周率。15、获取目标的回波信号，所述回波信号的表达式如下：16、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mi>rx</mi></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>α</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>o</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>{</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>π</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>f</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>τ</mi></mstyle></mrow><mo>)</mo></mstyle></mrow><mo>]</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>+</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>π</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mfrac><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>b</mi></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle></msub></mstyle></mstyle></mfrac></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mrow><mi>t</mi><mi>−</mi><mi>τ</mi></mrow><mo>)</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle></msup></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>+</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>ϕ</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>τ</mi></mstyle></mrow><mo>)</mo></mstyle></mrow><mo>}</mo></mstyle></mstyle>17、其中，表示回波信号，表示信号传播过程中幅度的衰减系数，表示接收信号相对于发射信号的延迟，表示回波信号的相位噪声。18、将线性调频信号与回波信号进行相参混频，经低通滤波器处理输出中频信号，所述中频信号的表达式如下：19、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>α</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mi>t</mi></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>i</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>n</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mi>b</mi><mi>τ</mi></mrow><msub><mi>t</mi><mi>c</mi></msub></mfrac><mi>t</mi><mo>+</mo><msub><mi>f</mi><mi>c</mi></msub><mi>τ</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mstyle></mstyle>20、其中，表示中频信号。21、作为优选方案，所述雷达采用调频连续波毫米波雷达。22、作为优选方案，所述根据中频信号获得距离-速度谱矩阵，具体包括：23、对中频信号进行离散化的分帧处理，得到m个调频周期序列信号矩阵，所述调频周期序列信号矩阵表达式如下：24、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mi>i</mi></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>α</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mi>t</mi></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mrow><mi>n</mi><mi>,</mi><mi></mi><mi>m</mi></mrow><mo>)</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>i</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>n</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>{</mo><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>f</mi><mi>b</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>ϕ</mi><mi>b</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>n</mi><mi>/</mi><msub><mi>f</mi><mi>s</mi></msub></mrow><mo>}</mo></mstyle></mstyle>25、其中，n表示单个调频周期内的快时间索引，n=0,...,nadc-1，其中nadc表示单个调频周期内的采样点个数；m表示单帧内的慢时间索引，m=0,...,nchirp-1，其中nchirp为每个帧周期内发射的chirp信号的个数；fs表示中频信号的adc采样率，表示信号矩阵中快时间索引n，慢时间索引m对应的维度，表示快时间索引对应的中频信号的频率，表示慢时间索引对应的中频信号的相位，i=1,... ,m。26、对每一个调频周期序列信号矩阵在代表列的快时间索引方向上进行频域变换，得到二维距离谱矩阵sri，其中，快时间索引方向上被划分为nadc个距离区间，距离区间为距离分辨率rres。27、对二维距离谱矩阵sri在代表行的慢时间索引方向上进行频域变换，得到距离-速度谱矩阵srdi，其中，慢时间索引方向上被划分为nchirp个速度区间，速度区间为速度分辨率。28、作为优选方案，所述对距离-速度谱矩阵进行预处理，得到处理后的距离-速度谱矩阵，具体包括：29、去除每个距离-速度谱矩阵srdi中的环境静态杂波后，再去除直流分量干扰，得到消除干扰后的矩阵。30、对消除干扰后的矩阵进行相干积累，得到处理后的距离-速度谱矩阵。31、作为优选方案，所述去除每个距离-速度谱矩阵srdi中的环境静态杂波后，再去除直流分量干扰，得到消除干扰后的矩阵。对消除干扰后的矩阵进行相干积累，得到处理后的距离-速度谱矩阵，具体包括：32、采用向量均值相消法去除每个距离-速度谱矩阵srdi中的环境静态杂波，采用零通道置零法去除每个距离-速度谱矩阵srdi中的直流分量干扰，得到消除干扰后的矩阵。33、叠加m个消除干扰后的矩阵，得到处理后的距离-速度谱矩阵。34、作为优选方案，所述对处理后的距离-速度谱矩阵进行恒定虚警率检测，检测出静止人员目标的距离单元索引和速度单元索引，根据静止人员目标的距离单元索引和速度单元索引，得到静止人员目标的距离-速度谱矩阵，以及确定静止人员目标在极坐标下的距离和信号强度，具体包括：35、在处理后的距离-速度谱矩阵x的待测单元选择一组参考单元。36、使用选定的参考单元估计处理后的距离-速度谱矩阵x的背景噪声水平。37、根据估计的背景噪声水平和预设的虚警率，计算自适应检测阈值。38、将待测单元的信号强度与计算得到的自适应检测阈值进行比较，如果待测单元的信号幅度超过自适应检测阈值，则判定为静止人员目标；否则，判定为噪声或杂波。39、根据静止人员目标，获取静止人员目标的距离单元索引和速度单元索引，根据静止人员目标的距离单元索引和速度单元索引，得到静止人员目标的距离-速度谱矩阵，以及确定静止人员目标在极坐标下的距离和信号强度。40、作为优选方案，对补偿后的距离-速度谱矩阵按阵元数进行重组，并进行相干多径解耦，得到静止人员目标在极坐标下的角度，具体包括：41、对补偿后的距离-速度谱矩阵按阵元数进行重组，形成l×nchirp的矩阵y。42、计算矩阵y的协方差矩阵r，协方差矩阵r的表达式如下：43、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>e</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>y</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>y</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></msup></mstyle></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>44、其中，e[-]表示期望值，上标h表示共轭转置。45、求解协方差矩阵r的特征值，并将特征值按降序排列为β1、β2、...、βq、βq+1、...、βl-1、βl，各特征值对应的特征向量为u1、u2、...、uq、uq+1、...、ul-1、ul，式中下标q表示相干信号个数，下标l表示均匀天线阵列中的阵元数。46、选择与前两个最大特征值β1和β2相对应的特征向量u1和u2来实现去相干。令47、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋯</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle></mstyle><mo>]</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle></msup></mstyle></mstyle>48、将上式中的第一个向量u11作为参考元素，u11与每个元素之间的相关函数可表示为：49、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>e</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></munderover></mstyle></mstyle><mo>]</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋯</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle></mstyle>50、进而可得式一：51、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mi>r</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow><mi>,</mi><mi>r</mi><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mi>,</mi><mi>⋯</mi><mi>,</mi><mi>r</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>l</mi><mi>−</mi><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mi>e</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></munderover></mstyle></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>,</mi><mi>e</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></munderover></mstyle></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>,</mi><mi>⋯</mi><mi>,</mi><mi>e</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></munderover></mstyle></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mstyle></mstyle>52、类似地，每个元素与u11之间的相关函数用r(-k+1)表示为：53、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mrow><mi>−</mi><mi>k</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>e</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></munderover></mstyle></mrow><mo>]</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi></mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋯</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle></mstyle>54、可得式二：55、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mi>r</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>−</mi><mi>l</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>,</mi><mi>r</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>−</mi><mi>l</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>,</mi><mi>⋯</mi><mi>,</mi><mi>r</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mrow><mi>e</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></munderover></mstyle></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>,</mi><mi>e</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>(</mo><mrow><mi>l</mi><mi>−</mi><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></munderover></mstyle></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>,</mi><mi>⋯</mi><mi>,</mi><mi>e</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>u</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></munderover></mstyle></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mstyle></mstyle>56、结合式一和式二，构造新的toeplitz矩阵y1：57、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>y</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mn>1</mn></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mtable><mtr><mtd><mi>r</mi><mrow><mo>(</mo><mn>0</mn><mo>)</mo></mrow><mi></mi></mtd><mtd><mi>r</mi><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mi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β2 ... , βq, βq+1 ... βl, βl+1 }。uss 表示信号子空间的特征向量矩阵，uss = [u1, u2..., uq-1, uq]；表示信号子空间的特征向量矩阵的共轭转置矩阵；σss 表示信号子空间的特征值矩阵，σss = diag{β1, β2,..., βq-1, βq}；unn 表示噪声子空间的特征向量矩阵，unn = [uq+1, ..., ul-1, ul]; 表示噪声子空间的特征向量矩阵的共轭转置矩阵；σnn 表示信号噪声子空间的特征值矩阵，=diag{βq+1, ..., βl}。72、根据特征值分解结果进行相干入射信号doa估算，得到空间谱函数为：73、74、式中，相干信号的阵列流形矩阵，a(θ)=[a(θ1), a(θ2), ..., a(θq)]， a(θi)表示第i个相干信号的角度θi对应的阵列导向向量，a(θi) = [1, e-jπsin(θi), ..., e-j(l-1)πsin(θi)]t，1≤i≤q；上标*表示共轭转置。75、对空间谱函数进行峰值搜索，其谱峰位置点处即为静止人员目标在极坐标下的角度。76、作为优选方案，所述将静止人员目标在极坐标下的距离和角度转化为笛卡尔坐标系中的雷达点云，根据雷达点云的坐标、微动速度以及信号强度，对笛卡尔坐标系中的雷达点云进行点云聚类，得到聚类后的雷达点云质心，具体包括：77、将静止人员目标在极坐标下的距离和角度转化为笛卡尔坐标系中的雷达点云，所述笛卡尔坐标系中的雷达点云的坐标值为（x,y），表达式如下：78、79、其中，表示极坐标下的距离，表示极坐标下的角度。80、对静止人员目标的横坐标，纵坐标，微动速度v，信号强度strength进行归一化处理，得到归一化后的横坐标，纵坐标，微动速度v，信号强度strength。81、利用归一化后的横坐标，纵坐标，微动速度v，信号强度strength，计算雷达回波点云中两个点之间的欧氏距离。82、计算邻域半径内的最少点数，表达式如下：83、84、其中，dim是输入数据的维度。85、计算邻域半径，表达式如下：86、87、其中，δθ是雷达的角分辨率，d是点云目标到雷达的距离，δ是自定义阈值系数。88、将雷达回波点云中两个点之间的欧氏距离、邻域半径内的最少点数以及邻域半径输入dbscan算法进行静止人员雷达回波点云聚类，得到聚类后的雷达点云质心。89、第二方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面中任一所述的一种非视距静止人员定位方法。90、第三方面，一种计算机设备，包括：91、存储器，用于存储指令。92、处理器，用于执行所述指令，使得所述计算机设备执行如第一方面中任一所述的一种非视距静止人员定位方法的操作。93、有益效果：本发明提供的一种非视距静止人员定位方法，能在强背景噪声环境中捕捉到静止人员微动特征，通过解耦相干多径信号，克服了非视距遮挡和室内多径造成的定位偏差大问题，考虑雷达点云分布特性，设计了自适应参数聚类算法，避免不同环境变量造成的模糊性，本发明方法鲁棒性好，精简有效，应用前景广阔。当前第1页12当前第1页12
技术特征：1.一种非视距静止人员定位方法，其特征在于：具体包括：
2.根据权利要求1所述的一种非视距静止人员定位方法，其特征在于：所述雷达回波信号的中频信号获取方法，具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种非视距静止人员定位方法，其特征在于：所述雷达采用调频连续波毫米波雷达。
4.根据权利要求1所述的一种非视距静止人员定位方法，其特征在于：所述根据中频信号获得距离-速度谱矩阵，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种非视距静止人员定位方法，其特征在于：所述对距离-速度谱矩阵进行预处理，得到处理后的距离-速度谱矩阵，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种非视距静止人员定位方法，其特征在于：所述去除每个距离-速度谱矩阵srdi中的环境静态杂波后，再去除直流分量干扰，得到消除干扰后的矩阵；对消除干扰后的矩阵进行相干积累，得到处理后的距离-速度谱矩阵，具体包括：
7.根据权利要求1所述的一种非视距静止人员定位方法，其特征在于：所述对处理后的距离-速度谱矩阵进行恒定虚警率检测，检测出静止人员目标的距离单元索引和速度单元索引，根据静止人员目标的距离单元索引和速度单元索引，得到静止人员目标的距离-速度谱矩阵，以及确定静止人员目标在极坐标下的距离和信号强度，具体包括：
8.根据权利要求1所述的一种非视距静止人员定位方法，其特征在于：对补偿后的距离-速度谱矩阵按阵元数进行重组，并进行相干多径解耦，得到静止人员目标在极坐标下的角度，具体包括：
9.根据权利要求1所述的一种非视距静止人员定位方法，其特征在于：所述将静止人员目标在极坐标下的距离和角度转化为笛卡尔坐标系中的雷达点云，根据雷达点云的坐标、微动速度以及信号强度，对笛卡尔坐标系中的雷达点云进行点云聚类，得到聚类后的雷达点云质心，具体包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至9中任一所述的一种非视距静止人员定位方法。
11.一种计算机设备，其特征在于：包括：
技术总结本发明公开了一种非视距静止人员定位方法及系统，属于雷达感知技术领域，根据中频信号获得距离‑速度谱矩阵，对处理后的距离‑速度谱矩阵进行恒定虚警率检测，得到静止人员目标的距离‑速度谱矩阵，根据静止人员目标在极坐标下的距离和信号强度，静止人员目标的微动速度，静止人员目标在极坐标下的角度，得到聚类后的雷达点云质心，将聚类后的雷达点云质心对应的坐标作为静止人员目标的位置。本发明能在强背景噪声环境中捕捉到静止人员微动特征，通过解耦相干多径信号，克服了非视距遮挡和室内多径造成的定位偏差大问题，考虑雷达点云分布特性，设计了自适应参数聚类算法，避免不同环境变量造成的模糊性，鲁棒性好，精简有效，应用前景广阔。
技术研发人员：周启臻,邓忠凯,邢建春,杨启亮,谢立强,陈寅
受保护的技术使用者：中国人民解放军陆军工程大学
技术研发日：技术公布日：2024/11/11
