双频雷达动目标近场定位算法

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(电子科技大学信息与通信工程学院， 四川成都 611731)

0 引 言

近程微波雷达系统已广泛应用于军事、环境、卫生和商业系统的监测领域[1]。与宽带雷达[2-3](如调频连续波雷达、步进频率雷达和超宽带雷达(UWB))相比，双频雷达由于其复杂度低、成本低等优点，成为移动目标定位的首选解决方案[4-5]。此外，由于在双频雷达中只使用多普勒信号的相位测量，所以它不受静止目标的杂波干扰。

尽管文献[4-7]中对双频雷达作了一些研究，但这些方法都是基于远场假设的，然而双频雷达大部分应用于短距离定位。在实际情况中，远场假设可能会导致其定位性能恶化。本文提出了一种简单的基于菲涅耳模型[8]的单站双频雷达近场定位新方法。现有文献[9-10]中对近场定位的研究主要针对被动定位，而双频连续波雷达属于主动定位系统，因此现有近场定位方法[9-10]不能直接运用于双频雷达。此外，现有方法需要对距离和波达方向(DOA)进行联合二维搜索或者需要复杂的矩阵运算，例如奇异值分解和矩阵求逆。当前近场定位算法由于具有很高的计算负担，很难应用于嵌入式系统中。本文提出的方法只需简单的代数运算，并提供闭式解。该算法主要应用于单站近场低成本动目标定位领域，如室内定位、安保监控、高速车辆定位等。与其他宽带雷达相比，本算法所采用的双频雷达技术成本更低、频率带宽资源占用更少。此外，本文还推导了克拉美罗下界(CRLB)作为性能评估的基准。……