一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法和装置，本申请提供的方法，计算幅度补偿因子、复载波因子和相位补偿因子，通过幅度补偿因子、复载波因子和相位补偿因子分别对校准通道的信号进行幅度校准、距离门校准和相位校准，保证了多通道的一致性，有利于提高雷达的目标检出能力和测角能力，解决了现有的缺少一种对雷达多接收通道进行高精度校准，提高目标检出能力和测角精度的方法的技术问题。

A high precision calibration method and device for FMCW radar multiple receiving channels

This application discloses a high-precision calibration method and device for multiple receiving channels of FMCW radar. The method provided in this application calculates the amplitude compensation factor, the complex carrier factor and the phase compensation factor, and carries out amplitude calibration, distance calibration of the calibration channel signal by the amplitude compensation factor, the complex carrier factor and the phase compensation factor respectively. Gate calibration and phase calibration ensure the consistency of multi-channel, help to improve the ability of radar target detection and angle measurement, solve the existing lack of a high-precision calibration method for multi-channel radar, improve the ability of target detection and angle measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法和装置
本申请涉及雷达
，尤其涉及一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法和装置。
技术介绍
频率调制连续波(FMCW，FrequencyModulatedWave)是一种高精度雷达测距技术，其基本原理为发射波为高频连续波，其频率随时间按照三角波规律变化，雷达接收的回波的频率与发射的频率变化规律相同，都是三角波规律，利用回波信号的时间差可计算出目标距离。由于FMCW技术具有无距离盲区、高分辨率和低发射功率等优点，被广泛应用于工业测控、安防、导弹制导、气象检测、穿墙探测、探雷系统、防撞系统等相关领域。随着多接收通道分集或目标测角的信号处理的要求越来越高，多个接收通道的校准的重要性也越发得到凸显，对于多通道雷达测角，如图5至图7所示，目标在雷达天线法线方向θ角的位置，假设两个接收机通道，接收通道A和接收通道B，这两个接收通道的特征是完全相同的，从天线入口到接收机的输出端，信号的延迟是完全相同的，信号的增益也是完全相同的，那么，两个接收通道测得相位差之后，很容易就得到目标的方位角θ，如图5至图7所示，从目标反射的平面波到天线入口处的波程差为ΔR，两个天线之间的距离为d，因此可以得出ΔR＝d·sinθ，结合相位差与波程差的关系可以得出目标的方位角虽然以上获得目标方位角的过程并不复杂，但是以上目标方位角的计算结果准确的前提是两个接收通道对接收信号的延迟是一致的，并且相位差的计算一般是通过信号的正交分解后计算求得的，这也需要两个通道的接收增益要完全一致，但是，由于器件的离散性和PCB制板误差，对于模拟电路组成的接收链路而言，两个接收通道的群延迟和增益都完全一致是不可能实现的，而如果接收通道的一致性不能达到要求，会导致依赖多通道接收来实现的高级信号处理算法的性能下降甚至失效，因此，需要提供一种高精度的校准方法对模拟通道进行校准，提高目标检出能力和测角精度。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法和装置，解决了现有的缺少一种对雷达多接收通道进行高精度校准，提高目标检出能力和测角精度的方法的技术问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法，所述方法包括：101、获取雷达波反射器与接收天线所在的平面相距第一预置距离时，标准接收通道的第一回波信号和校准接收通道的第二回波信号；102、获取所述第一回波信号的第一增益和所述第二回波信号的第二增益，将所述第二增益与所述第一增益的商作为幅度补偿因子，获取所述第一回波信号和所述第二回波信号的第一相位误差φ1，并预置复载波因子e-j2πτkt，其中，τ是校准接收通道相对标准接收通道的目标回波的时延，是FMCW信号的斜率；103、获取所述雷达波反射器与所述平面相距第二预置距离时，所述标准接收通道的第三回波信号和所述校准接收通道的第四回波信号，其中，所述第二预置距离不等于所述第一预置距离；104、获取所述第三回波信号与所述第四回波信号的第二相位误差φ2，根据所述第一相位误差φ1和所述第二相位误差φ2，通过相位补偿因子计算公式计算出相位补偿因子，所述相位补偿因子计算公式为T为雷达探测目标回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T1为第一预置距离时的雷达波反射器回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T2为第二预置距离时的雷达波反射器回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和；105、将所述幅度补偿因子乘以所述标准接收通道的标准信号幅度对校准通道信号幅度进行校准，将所述复载波因子乘以所述校准通道的时域信号对所述校准通道信号的距离门进行校准，将所述标准通道信号的相位与所述相位补偿因子的差作为所述校准通道信号的相位对所述校准通道信号的相位进行校准。优选地，步骤104之后步骤105之前，还包括：106、存储所述幅度补偿因子、所述复载波因子和所述相位补偿因子。优选地，步骤102具体包括：获取所述第一回波信号的第一增益和所述第二回波信号的第二增益，将所述第二增益与所述第一增益的商作为幅度补偿因子，对所述第一回波信号和所述第二回波信号进行傅里叶变换，分别得到第一傅里叶变换信号和第二傅里叶变换信号，将所述第一傅里叶变换信号和所述第二傅里叶变换信号的相位差作为第一相位误差φ1，并预置复载波因子e-j2πτkt，其中，τ是校准接收通道相对标准接收通道的目标回波的时延，是FMCW信号的斜率。优选地，步骤104具体包括：对所述第三回波信号与所述第四回波信号进行傅里叶变换，分别得到第三傅里叶变换信号和第四傅里叶变换，将所述第三傅里叶变换信号和所述第四傅里叶变换信号的相位差作为第二相位误差φ2，根据所述第一相位误差φ1和所述第二相位误差φ2，通过相位补偿因子计算公式计算出相位补偿因子，所述相位补偿因子计算公式为T为雷达探测目标回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T1为第一预置距离时的雷达波反射器回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T2为第二预置距离时的雷达波反射器回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和。本申请第二方面提供一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准装置，所述装置包括：第一获取模块，用于获取雷达波反射器与接收天线所在的平面相距第一预置距离时，标准接收通道的第一回波信号和校准接收通道的第二回波信号；第二获取模块，用于获取所述第一回波信号的第一增益和所述第二回波信号的第二增益，将所述第二增益与所述第一增益的商作为幅度补偿因子，获取所述第一回波信号和所述第二回波信号的第一相位误差φ1，并预置复载波因子e-j2πτkt，其中，τ是校准接收通道相对标准接收通道的目标回波的时延，是FMCW信号的斜率；第三获取模块，用于获取所述雷达波反射器与所述平面相距第二预置距离时，所述标准接收通道的第三回波信号和所述校准接收通道的第四回波信号，其中，所述第二预置距离不等于所述第一预置距离；第四获取模块，用于获取所述第三回波信号与所述第四回波信号的第二相位误差φ2，根据所述第一相位误差φ1和所述第二相位误差φ2，通过相位补偿因子计算公式计算出相位补偿因子，所述相位补偿因子计算公式为T为雷达探测目标回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T1为第一预置距离时的雷达波反射器回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T2为第二预置距离时的雷达波反射器回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和；校准模块，用于将所述幅度补偿因子乘以所述标准接收通道的标准信号幅度对校准通道信号幅度进行校准，将所述复载波因子乘以所述校准通道的时域信号对所述校准通道信号的距离门进行校准，将所述标准通道信号的相位与所述相位补偿因子的差作为所述校准通道信号的相位对所述校准通道信号的相位进行校准。优选地，所述装置还包括：存储模块，用于存储所述幅度补偿因子、所述复载波因子和所述相位补偿因子。优选地，所述第二获取模块具体用于：获取所述第一回波信号的第一增益和所述第二回波信号的第二增益，将所述第二增益与所述第一增益的商作为幅度补偿因子，对所述第一回波信号和所述第二回波信号进行傅里叶变换，分别得到第一傅里叶变换信号和第二傅里叶变换信号，将所述第一傅里叶变换信号和所述第二傅里叶变换信号的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法，其特征在于，包括：101、获取雷达波反射器与接收天线所在的平面相距第一预置距离时，标准接收通道的第一回波信号和校准接收通道的第二回波信号；102、获取所述第一回波信号的第一增益和所述第二回波信号的第二增益，将所述第二增益与所述第一增益的商作为幅度补偿因子，获取所述第一回波信号和所述第二回波信号的第一相位误差φ1，并预置复载波因子e

【技术特征摘要】
1.一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法，其特征在于，包括：101、获取雷达波反射器与接收天线所在的平面相距第一预置距离时，标准接收通道的第一回波信号和校准接收通道的第二回波信号；102、获取所述第一回波信号的第一增益和所述第二回波信号的第二增益，将所述第二增益与所述第一增益的商作为幅度补偿因子，获取所述第一回波信号和所述第二回波信号的第一相位误差φ1，并预置复载波因子e-j2πτkt，其中，τ是校准接收通道相对标准接收通道的目标回波的时延，是FMCW信号的斜率；103、获取所述雷达波反射器与所述平面相距第二预置距离时，所述标准接收通道的第三回波信号和所述校准接收通道的第四回波信号，其中，所述第二预置距离不等于所述第一预置距离；104、获取所述第三回波信号与所述第四回波信号的第二相位误差φ2，根据所述第一相位误差φ1和所述第二相位误差φ2，通过相位补偿因子计算公式计算出相位补偿因子，所述相位补偿因子计算公式为T为雷达探测目标回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T1为第一预置距离时的雷达波反射器回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T2为第二预置距离时的雷达波反射器回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和；105、将所述幅度补偿因子乘以所述标准接收通道的标准信号幅度对校准通道信号幅度进行校准，将所述复载波因子乘以所述校准通道的时域信号对所述校准通道信号的距离门进行校准，将所述标准通道信号的相位与所述相位补偿因子的差作为所述校准通道信号的相位对所述校准通道信号的相位进行校准。2.根据权利要求1所述的FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法，其特征在于，步骤104之后步骤105之前，还包括：106、存储所述幅度补偿因子、所述复载波因子和所述相位补偿因子。3.根据权利要求1所述的雷达多接收通道的高精度校准方法，其特征在于，步骤102具体包括：获取所述第一回波信号的第一增益和所述第二回波信号的第二增益，将所述第二增益与所述第一增益的商作为幅度补偿因子，对所述第一回波信号和所述第二回波信号进行傅里叶变换，分别得到第一傅里叶变换信号和第二傅里叶变换信号，将所述第一傅里叶变换信号和所述第二傅里叶变换信号的相位差作为第一相位误差φ1，并预置复载波因子e-j2πτkt，其中，τ是校准接收通道相对标准接收通道的目标回波的时延，是FMCW信号的斜率。4.根据权利要求1所述的FMCW雷达多接收通道的高精度校准方法，其特征在于，步骤104具体包括：对所述第三回波信号与所述第四回波信号进行傅里叶变换，分别得到第三傅里叶变换信号和第四傅里叶变换，将所述第三傅里叶变换信号和所述第四傅里叶变换信号的相位差作为第二相位误差φ2，根据所述第一相位误差φ1和所述第二相位误差φ2，通过相位补偿因子计算公式计算出相位补偿因子，所述相位补偿因子计算公式为T为雷达探测目标回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T1为φ1对应的雷达探测目标回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和，T2为φ2对应的雷达探测目标回波的双程路径时延及在标准接收通道上的延迟总和。5.一种FMCW雷达多接收通道的高精度校准装置，其特征在于，包括：第一获取模块，用于获取雷达波反射器与接收天线所在的平面相距第一预置距离时，标准接收通道的第一回波信号和校准接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：方有纲，徐强，朱睿，刘耿烨，李跃星，
申请(专利权)人：湖南时变通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43