1.一种基于毫米波雷达的矿井T型巷道目标定位方法，T型结构巷道包括巷道Ⅰ以及垂直于巷道Ⅰ、并与巷道Ⅰ贯通的巷道Ⅱ，巷道Ⅰ与巷道Ⅱ形成T型结构，巷道Ⅱ包括墙面三和墙面一，巷道Ⅰ包括未与巷道Ⅱ贯通的墙面五以及与巷道Ⅱ贯通的墙面四和墙面二，墙面四与墙面三相交形成墙角一，墙面二与墙面一相交形成墙角二；

其特征在于，基于毫米波雷达的矿井T型巷道目标定位方法具体包括以下步骤：Step1，简化T型巷道场景毫米波电磁传播路径：构建先验几何场景，令雷达位于巷道Ⅱ内的坐标原点O处、且雷达初始相位角 为0°，且雷达至墙面五之间的距离为L、雷达至墙面三的距离为d2、雷达至墙面一的距离为d1；令目标位于墙面二与墙面五之间、且位于墙面二与墙面一相交形成的墙角二后方的非视距区域P＝[x,y]点；假设各墙面均光滑、只考虑由镜面反射产生的多径信号，且只简化为毫米波的一阶反射多径，令单程一次反射路径在墙面三的反射点为G2，在墙面五的反射点为G1；则发射信号的传播路径为：O→G1→P，O→G2→P

接收信号的传播路径为：

P→G1→O，P→G2→O

信号电磁波的发射与接收路径是以上四种路径的两两组合，包括：①传播路径Ⅰ往返：O→G1→P，P→G1→O，电磁波信号从O点发射，经过G1点反射到达P点，返程原路返回，记为路径Φ11；

②传播路径Ⅰ+传播路径Ⅱ：O→G1→P，P→G2→O，电磁波信号从O点发射，经过G1点反射到达P点，返回路径经G2点反射回雷达接收天线，记为路径Φ12；

③传播路径Ⅱ+传播路径Ⅰ：O→G2→P与P→G1→O，电磁波信号从O点发射，经过G2点反射到达P点，返回路径经G1点反射回雷达接收天线，记为路径Φ21；

④传播路径Ⅱ往返：O→G2→P与P→G2→O，电磁波信号从O点发射，经过G2点反射到达P点，记为路径Φ22；

往返路径Φ11、Φ22关于雷达的镜像目标点Q11、Q22通过几何关系计算：式中：[m,n]表示Q11的坐标；[p,q]表示Q22的坐标；

Φ12路径回波是以G2点反射到达接收天线，其方向与镜像目标点Q22相等，虚拟目标点记为Q12；Φ21路径回波是以G1点反射到达接收天线，其方向与镜像目标点Q11相等，虚拟目标点记为Q21；设Q21相距雷达的距离为R21，方位角为θ21；Q12相距雷达的距离为R12，方位角为θ12；则四种路径对应的虚假目标点与雷达之间的距离表示如下：根据Q11、Q22的坐标得到四种路径对应的虚假目标点对应的方位角如下：组合路径虚拟目标点Q12、Q21位置由以下公式计算：Step2，建立基于T型巷道场景的雷达回波模型：使用连续调频毫米波雷达发射毫米波对目标进行定位，设毫米波雷达的线性调频信号为s(t)，其表达式为：式中：f0代表发射信号的起始频率；A代表发射信号幅度；B代表信号带宽，T代表信号脉冲宽度；μ为信号的调频斜率，μ＝B/T； 为初始相位角，接收信号表示为：

r(t)＝K1s(t‑τ11)+K2s(t‑τ12)+K3s(t‑τ22)+K4s(t‑τ44)+n(t)式中：K1～K4代表4种传播路径的散射系数；n(t)代表环境和系统噪声；τ11、τ12、τ21、τ22分别代表路径Φ11、Φ12、Φ21、Φ22的传播时延；

τ11，τ12，τ21，τ22对应的时延计算式如下：式中：c代表光速；||代表两点之间的距离运算；

Step3，收集雷达回波，完成预处理：

对采样后的回波信号进行MTI杂波抑制，对MTI处理后的信号采用脉冲压缩得到原始距离像，对原始距离像进行非相干叠加，获得距离像非相参累积信号；

Step4，对距离像非相参累积信号采用CA‑CFAR检测方法获得目标距离R；

Step5，采用最小均方无畸变响应MVDR空域滤波方法获取目标方位角θ；

Step6，根据目标距离R与目标方位角θ解算虚假目标位置点集Q：将极坐标系转化为笛卡尔坐标系，得到多径虚假目标点初始位置点集Q，Q＝[Q1,Q2,....,Qn]

式中：Qn代表解算的虚假目标位置，Qn＝[Rn sinθn,Rn cosθn]；

Step7，对虚假目标位置点集Q进行多径虚假目标匹配消除，获得有效的虚假目标位置点集Q′；

Step8，对有效虚假目标点集Q′进行坐标变换获得真实目标位置点集P：结合先验几何场景中的距离L和d2解算有效虚假目标点对应的真实目标点集P，完成定位流程。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的矿井T型巷道目标定位方法，其特征在于，Step3中MTI杂波抑制时，令雷达接收到的回波信号为r，则：*

ri＝ri‑ri‑1

*

式中：ri代表MTI处理后的信号，i代表脉冲数。

3.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的矿井T型巷道目标定位方法，其特征在于，Step3中获得距离像非相参累积信号的步骤具体如下：定义第i脉冲的距离像数据为：

x(i)＝[x(i,1),x(i,2),...,x(i,j),...,x(i,Nd)]式中：x(i,j)代表第j距离单元幅值；Nd代表距离单元数；

对距离像x以NT脉冲数为一帧进行非相干叠加，获得距离像非相参累积信号，过程表述为：式中：|·|代表绝对值运算；u(h)代表第h帧非相参累计后的信号；NT代表每帧中的脉冲数。

4.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的矿井T型巷道目标定位方法，其特征在于，Step4具体步骤如下：对于j距离单元，检测门限表述为：

式中：Nr代表参考单元格数量；Pfa代表恒虚假概率；

根据自适应判断准则比较检测门限ηj与待检测单元u(h,j)的大小，获得目标所在距离单元序号；

对距离像所有距离单元应用自适应判断准则，获得第h帧检测到的目标距离R。

5.根据权利要求4所述的基于毫米波雷达的矿井T型巷道目标定位方法，其特征在于，自适应判断准则如下：式中：H1代表有目标假设；H0代表无目标假设。

6.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的矿井T型巷道目标定位方法，其特征在于，Step5具体步骤如下：定义接收天线阵元接收信号的导向向量a(θ)，具体表达式为：‑jφ ‑j(K‑1)φ T

a(θ)＝[1,e ,...,e ] ,φ＝(2πdsinθ)/λ式中：θ代表来波方向；d代表接收阵元间距，d＝λc/2；λc表示载波波长；

MVDR波束形成中的空域滤波器输出为：

H

y(j)＝wx(j)

T

式中：w为空域滤波器的权值向量，w＝[w1,w2,...,wK]；x(j)为包含K个通道的目标距离H检测结果信号；[·]代表共轭转置运算；

输出平均功率P(θ)为：

2 H H H

P(θ)＝E{|y(j)|}＝E{wx(j)x(j)w}＝wRwH

式中：R＝E{x(j)x(j)}为自相关矩阵；E{·}为数学期望；

MVDR波束成形器的最优权向量可以表示为：

将最优权值向量代入平均功率表达式中，得到平均功率为：在[‑π,π]角度范围内改变a(θ)中的θ角得到PMVDR(θ)的变化曲线，对PMVDR(θ)曲线进行谱峰搜索，得到对应的目标方位角θ。

7.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的矿井T型巷道目标定位方法，其特征在于，Step7中，判断虚假目标点对应的角度θ′1、确定虚假目标所属的往返传播路径时，具体判断方式如下：令雷达的角度探测范围是沿y轴正方向为0°、沿x轴负半轴到正半轴[‑π,π]的角度范围进行探测，若θ′1＞0，说明该信号沿Φ11传播，所对应的镜像目标点为Q11，反之则说明该回波所对应的镜像目标点为Q22。

8.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的矿井T型巷道目标定位方法，其特征在于，Step7具体步骤如下：首先对虚假目标位置点集Q按距离从小到大进行排列，令虚假目标点对应距离记为R1′，并判断虚假目标点对应的角度θ′1、确定虚假目标所属的往返传播路径；

解算估计真实目标位置点P′：

再由P′反向估计对应的多径虚假目标点位置Q′12、Q′21、Q′22、Q′11，将其他初始坐标点位置由极坐标系转化笛卡尔坐标系Qi＝[R′isinθ′i,R′icosθ′i],i＝2,...,n，分别计算多径虚假目标位置点与其他初始位置点的距离误差：式中：||·||2表示欧几里得范数计算；

分别对距离误差与误差阈值进行比较，若距离误差小于门限值TH，说明此时比较的初始定位点为双程有效虚假目标点，将其坐标位置加入有效虚假目标点集Q′，之后对保留的初始定位点重复上述匹配过程，消除所有的无效虚假目标点。