基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法，该方法通过在标签中产生基带信号，且该基带信号由码字序列和直流分量构成，或由码字序列和单音信号构成，那么，FMCW雷达装置接收到的信号将由一个宽带信号分量和一个单音信号分量构成，而宽带信号分量用于识别标签的身份信息，单音信号分量用于计算与标签的距离。因此，将本发明专利技术的基带信号处理方法应用在FMCW雷达测距系统中，既能够实现测量与标签的距离，又能识别标签的身份信息。

Baseband signal processing method of FMCW radar ranging system based on identity recognition

The invention discloses a baseband signal processing method for an identification-based FMCW radar ranging system. The method generates a baseband signal in a tag, and the baseband signal is composed of a codeword sequence and a DC component, or a codeword sequence and a monotone signal. Then, the signal received by the FMCW radar device will consist of a wide band. It consists of a signal component and a monotone component, while the broadband component is used to identify the identity information of the tag, and the monotone component is used to calculate the distance from the tag. Therefore, the baseband signal processing method of the invention is applied to the FMCW radar ranging system, which can not only measure the distance from the tag, but also identify the identity information of the tag.

【技术实现步骤摘要】
基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法
本专利技术涉及雷达定位
，特别涉及基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法。
技术介绍
FMCW(FrequencyModulatedContinuousWave)即调频连续波，应用在高精度测距雷达中的工作原理为：通过测量发射波和反射波之间的频率差来间接测量电磁波在雷达与目标物体之间的传播时间，再利用测量出的传播时间计算出目标距离。其中，发射波为高频的连续波，频率随时间按照三角波或锯齿波规律变化；反射波与发射波的频率变化规律相同，都是三角波或锯齿波。目前，常规FMCW雷达测距系统只能实现对目标物体的测距，不能实现对目标物体的身份识别，由于不能够对目标物体进行识别，当两个测试点或者两个目标物体之间的距离比较近时，雷达波束照射到目标时无法分辨出这两个测试点或者这两个目标物体。因此，在一定程度上限制了FMCW雷达测距系统的推广使用。中国专利申请CN106443656A提出了一种基于雷达信号调制识别信号的定位系统，该系统包括雷达装置、测距模块、ID识别模块、中央处理器和若干位置信标，而且，每个位置信标通过对雷达信号进行识别信息的信号调制，从而实现雷达对该目标信号的识别和距离测量，但还没有涉及到基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提出基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法，有效地推广FMCW雷达测距系统的使用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法，所述FMCW雷达测距系统包括标签和FMCW雷达装置，具体地，所述标签的工作步骤包括：步骤a：接收所述FMCW雷达装置发射的雷达信号；步骤b：将基带信号s(t)＝c(t)+A调制到所述雷达信号上，其中，A为直流分量，c(t)为码字序列；步骤c：将调制后的信号发射回所述FMCW雷达装置；所述FMCW雷达装置的工作步骤包括：步骤A：接收所述标签发射回的信号其中，宽带信号分量用于识别标签的身份信息，单音信号分量用于计算与标签的距离；而且，表示噪声，L表示信道衰落；步骤B：通过对所述单音信号分量进行FFT处理，并确定频谱峰值的频率，即差频信号的频率fb，并根据差频信号的频率fb，计算出与所述标签的距离；步骤C：根据确定的频谱峰值的频率，将所述宽带信号分量下变频至基带，并对下变频至基带后的信号进行身份识别的运算，计算出所述标签的身份信息。本专利技术还提供另一种基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法，所述FMCW雷达测距系统包括标签和FMCW雷达装置，具体地，所述标签的工作步骤包括：步骤a：接收所述FMCW雷达装置发射的雷达信号；步骤b：将基带信号调制到所述雷达信号上，其中，为单音信号，fa为一个固定频率，c(t)为码字序列；步骤c：将调制后的信号发射回所述FMCW雷达装置；所述FMCW雷达装置的工作步骤包括：步骤A：接收所述标签发射回的信号其中，宽带信号分量用于识别标签的身份信息，单音信号分量用于计算与标签的距离；而且，表示噪声，L表示信道衰落；步骤B：通过对所述单音信号分量进行FFT处理，并确定频谱峰值的频率，即差频信号的频率fb与固定频率fa之和；减去固定频率fa后，得到差频信号的频率fb，再根据差频信号的频率fb，计算出与所述标签的距离；步骤C：根据差频信号的频率fb，将所述宽带信号分量下变频至基带，并对下变频至基带后的信号进行身份识别的运算，计算出所述标签的身份信息。进一步地，本专利技术基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法中，根据确定的频谱峰值的频率，计算出DDS的频率控制字，使所述DDS输出所述宽带信号分量的中心频率，以将所述宽带信号分量下变频至基带。进一步地，本专利技术基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法中，对下变频至基带后的信号进行身份识别运算的频域运算表达式为：R(m)＝IFFT{FFT{x(n)}×FFT*{c(n)}}其中，x(n)为输入信号，即下变频至基带后的信号，c(n)为本地序列，R(m)表示身份识别运算后的数据，FFT{}为快速傅里叶算子，FFT*{}为快速傅里叶算子的共轭运算，IFFT{}为反快速傅里叶算子。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法中，通过在标签中产生基带信号，且该基带信号由码字序列和直流分量构成，或由码字序列和单音信号构成，那么，FMCW雷达装置接收到的信号将由一个宽带信号分量和一个单音信号分量构成，而宽带信号分量用于识别标签的身份信息，单音信号分量用于计算与标签的距离，因而，将本专利技术的基带信号处理方法应用在FMCW雷达测距系统中，既能够实现测量与标签的距离，又能识别标签的身份信息。附图说明：图1为本专利技术基于身份识别的FMCW雷达测距系统的原理图。图2为本专利技术标签的工作原理图；图3为基带信号为s(t)＝c(t)+A的频谱图；图4为基带信号为的频谱图；图5为本专利技术FMCW雷达装置中FPGA的工作原理图；图6为基带信号为s(t)＝c(t)+A时雷达混频信号频谱图7为基带信号为时雷达混频信号频谱。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。结合图1所示的本专利技术FMCW雷达测距系统的原理图。其中，FMCW雷达测距系统包括标签和FMCW雷达装置，而且，FMCW雷达装置包括FPGA、PLL锁相环、模数转换器AD和混频器。FPGA通过PLL锁相环控制VCO产生扫频信号，经PA放大后通过发射天线发送给标签。混频器将接收的标签发射回的信号与VCO的扫频信号进行混频后，经模数转换器AD进行模数转换后，传输给FPGA。结合图2所示的本专利技术标签的工作原理图；其中，标签具体实施步骤包括：1)由于基带信号预先存储在ROM中，直接读出基带信号即可。2)对读出的基带信号进行内插，将采样率由低变高。3)将内插后的数据通过成型滤波器进行成型操作。4)将成型后的信号和DDS产生的中频信号混频。5)搬移到中频后的信号经过数模转换器DA后，进入标签的混频器与接收到的雷达信号进行混频，并通过发射天线发射回FMCW雷达装置。本专利技术中，基带信号为s(t)＝c(t)+A或者采用的基带信号为s(t)＝c(t)+A时，其频谱图如图3所示，A为直流分量，c(t)为码字序列。而采用的基带信号为时，其频谱图如图4所示，为单音信号，fa为一个固定频率，c(t)为码字序列。结合图5所示的本专利技术FMCW雷达装置中FPGA的工作原理图；1)FMCW雷达装置的混频器输出的信号经ADC转换成相应数据。2)测距模块读取ADC输出的数据，通过搜索FFT中的频谱峰值的频率，控制单元根据搜索到的频谱峰值的频率，确定差频信号的频率fb，然后再根据该差频信号的频率fb，计算出与标签的距离。具体的，假设雷达天线发射(单一周期内)的瞬时频率为其中，f0为扫频起始频率，Bw为扫频带宽，Tb为扫频周期。对瞬时频率进行积分可以得出其时域数学表达式，写为复信号的形式为：接收天线收到的信号为：经过混频和低通滤波(LPF)得到需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法，所述FMCW雷达测距系统包括标签和FMCW雷达装置，其特征在于，所述标签的工作步骤包括：步骤a：接收所述FMCW雷达装置发射的雷达信号；步骤b：将基带信号s(t)＝c(t)+A调制到所述雷达信号上，其中，A为直流分量，c(t)为码字序列；步骤c：将调制后的信号发射回所述FMCW雷达装置；所述FMCW雷达装置的工作步骤包括：步骤A：接收所述标签发射回的信号

【技术特征摘要】
1.一种基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法，所述FMCW雷达测距系统包括标签和FMCW雷达装置，其特征在于，所述标签的工作步骤包括：步骤a：接收所述FMCW雷达装置发射的雷达信号；步骤b：将基带信号s(t)＝c(t)+A调制到所述雷达信号上，其中，A为直流分量，c(t)为码字序列；步骤c：将调制后的信号发射回所述FMCW雷达装置；所述FMCW雷达装置的工作步骤包括：步骤A：接收所述标签发射回的信号其中，宽带信号分量用于识别标签的身份信息，单音信号分量用于计算与标签的距离；而且，表示噪声，L表示信道衰落；步骤B：通过对所述单音信号分量进行FFT处理，并确定频谱峰值的频率，即差频信号的频率fb，并根据差频信号的频率fb，计算出与所述标签的距离；步骤C：根据确定的频谱峰值的频率，将所述宽带信号分量下变频至基带，并对下变频至基带后的信号进行身份识别运算，计算出所述标签的身份信息。2.如权利要求1所述的基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法，其特征在于，根据差频信号的频率fb，计算出DDS的频率控制字，使所述DDS输出所述宽带信号分量的中心频率，以将所述宽带信号分量下变频至基带。3.如权利要求1所述的基于身份识别的FMCW雷达测距系统基带信号处理方法，其特征在于，对下变频至基带后的信号进行身份识别运算的频域运算表达式为：R(m)＝IFFT{FFT{x(n)}×FFT*{c(n)}}其中，x(n)为输入信号，即下变频至基带后的信号，c(n)为本地序列，R(m)表示身份识别运算后的数据，FFT{}为快速傅里叶算子，FFT*{}为快速傅里叶算子的共轭运算，IFFT{}为反快速傅里叶算子。4.一种基于身份识别的FMC...

【专利技术属性】
技术研发人员：马上，刘美庆，杨泽国，胡剑浩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51