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专利号: 2019109712305
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种提升FMCW雷达手势识别精度的干扰抑制方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一、设置调频连续波雷达参数,配置天线为2发4收,其中,扫频个数为Nc,采样点个数为Ns,帧数为frame;然后,利用雷达采集每个手势动作的数据,每一帧数据存为NS×Nc的矩阵Fk;

步骤二、累积2根发射天线和4根接收天线的数据,可以明显地增强信号的信噪比,然后对Fk的每一列数据进行傅里叶变换生成距离谱矩阵Pr;

步骤三、对距离谱矩阵Pr的每一行数据进行傅里叶变换,生成多普勒矩阵Sk;

步骤四、每一帧的距离谱矩阵Pr和Sk耦合,得到每一帧手势目标的距离‑多普勒矩阵,即RDM矩阵;

步骤五、累积若干帧数据并求得均值作为背景帧Xbk,取帧数为3,用帧差法减除背景帧后得到 其中,待处理的RDM矩阵中第i行、第j列的元素为背景帧Xbk的第i行、第j列的元素为 m和n分别表示RDM矩阵的多普勒轴和距离轴像素总数;

步骤六、采用自适应门限去除RDM矩阵中的噪声,将被检测单元的RDM矩阵中的元素与门限进行对比,如果被检测单元的RDM矩阵中的元素值大于门限值,则判定为检测到目标,处理结果矩阵为R;

步骤七、对矩阵R进行静态干扰抑制,结果矩阵记为Rsta;

步骤八、对矩阵Rsta进行动态干扰抑制,标记出手势目标,结果矩阵记为Rres;

步骤九、将32帧RDM图送入到C3D、I3D和TS‑I3D网络中进行特征提取,得到特征函数Ffusion,并将Ffusion输入softmatx分类器进行分类,输出不同的手势类别;

所述步骤五中包括以下步骤:

5.1在每段手势动作数据样本中,将s帧数据进行累积并求得均值作为背景帧,表示为:其中,s表示RDM背景帧累积个数,m和n分别是RDM的距离轴和多普勒轴的像素总数;

5.2将RDM背景帧分解为两个部分:

其中,第一项表示多普勒频偏不为零的区域,第2项表示多普勒频偏为零区域,r和d表示RDM的横、纵坐标,分别表征距离和多普勒轴;

5.3因为背景帧中引入了静态目标的干扰,为了避免静态目标干扰对背景帧计算的影响,将背景帧的计算方式改为:

5.4考虑到背景噪声的波动性,导致每一帧减除过程中不能均匀地去除噪声,将背景帧减除操作的计算方法定义为:其中,xp表示每一帧的像素值,xbk表示背景帧的像素值。

2.根据权利要求1所述的一种提升FMCW雷达手势识别精度的干扰抑制方法,其特征在于步骤六中采用自适应门限去除其中噪声,噪声门限为:其中, 表示待处理的RDM中第r行、第d列的元素,如果被检测单元的RDM中的元素值大于门限值Nv,则判定为目标,结果矩阵记为R。

3.根据权利要求1所述的提升调频连续波雷达手势识别精度的干扰抑制方法,其特征在于所述步骤七中包括以下步骤:

7.1统计R中检测到的目标个数,记为cd;

7.2查找R中多普勒频偏值为零的目标,个数记为cs,距离坐标向量记为Bcur,记录前一帧目标所处的距离单元向量Bpre;

7.3对Bcur和Bpre分别进行升序排序,如果cd和cs计数不等,查找所有Bcur和Bpre中相同的坐标距离,并从R中删除相同距离坐标距离的目标,得到矩阵Rsta。

4.根据权利要求1所述的提升调频连续波雷达手势识别精度的干扰抑制方法,其特征在于所述步骤八中包括以下步骤:

8.1记录Rsta中目标的坐标;Cx记录所有目标的距离坐标xi,Cy记录所有目标的多普勒坐标yi,Cloc记录Rsta中第i个目标的距离值和多普勒值为(xi,yi);

8.2对Cx中所有元素按升序进行排序,并将Cx中最小值记为mx;对Cy中所有多普勒坐标进行统计,正向多普勒速度的个数记为cp,负多普勒速度的个数为cn;

8.3定义向量My用来记录满足条件的多普勒值;查找Cloc中的每一个坐标(xi,yi),如果xi=mx,在My中记录多普勒值yi,如果xi≠mx,则不在My中记录多普勒值yi;

8.4定义my为多普勒频偏单元值;如果cp>cn,令my等于My中的最大值,否则令my等于My中的最小值;

8.5将坐标为(mx,my)的元素标记为手势目标,结果矩阵记为Rres。