毫米波雷达自动校准系统与方法技术方案

本发明专利技术提供一种毫米波雷达自动校准方法，适用于一种毫米波雷达自动校准系统，包括：根据设计的接收天线间距和波长值计算出接收天线标准相位信息；毫米波雷达实际探测目标进行处理得到一维FFT数据，该一维FFT数据包含接收天线实际相位信息，通过计算实际相位和标准相位的相位差信息，用于校准后的相位信息补偿。本发明专利技术通过自动进行多次校准计算，对计算结果进行均值处理，得到毫米波雷达校准相位阵列，并自动更新到毫米波雷达中。

【技术实现步骤摘要】
毫米波雷达自动校准系统与方法
本专利技术属于雷达校准
，具体涉及一种毫米波雷达自动校准方法。
技术介绍
毫米波雷达具有频率高、波长短、频带宽、体积小、重量轻、隐蔽性和机动性好等特点，在车载、制导、军事等领域具有非常光明的应用前景。毫米波雷达是利用目标对电磁波的反射来发现并测定目标位置的。通常，为了提高角度分辨率，毫米波雷达采用多接收天线的布局，通过计算接收天线相位，得到目标角度信息。但是，由于天线存在加工误差、工艺差异、材料差异等，实际的天线参数同设计参数往往存在较大的差异，这会导致接收天线相位发生改变。故，需要对相位进行校准，实现对毫米波雷达测角的修正。在传统的雷达校准方法中，使用目标模拟器来执行毫米波雷达的相位校准。然而，由于目标模拟器本身存在系统误差，以及雷达探测目标也存在误差，因此，通过单次测试不能精确计算并存储用于毫米波雷达校准相位阵列。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种毫米波雷达自动校准方法，通过自动进行多次校准计算，对计算结果进行均值处理，得到毫米波雷达校准相位阵列，并自动更新到毫米波雷达中。本专利技术实施例采用的技术方案是：本专利技术实施例提出一种毫米波雷达自动校准系统，包括：目标模拟器、上位机、测试转台、底座；上位机分别与目标模拟器和毫米波雷达连接；测试转台安装在底座上，毫米波雷达安装在测试转台上，能够跟随测试转台一起水平和俯仰转动；目标模拟器设置在毫米波雷达前方数米处。进一步地，测试转台的水平和俯仰角度经过零位校准。本专利技术实施例还提出一种毫米波雷达自动校准方法，适用于如上文所述的毫米波雷达自动校准系统，包括：根据设计的接收天线间距和波长值计算出接收天线标准相位信息；毫米波雷达实际探测目标进行处理得到一维FFT数据，该一维FFT数据包含接收天线实际相位信息，通过计算实际相位和标准相位的相位差信息，用于校准后的相位信息补偿。进一步地。该方法具体包括以下步骤：S1.毫米波雷达中的存储器中预设相位参数矩阵Pa；S4.通过上位机设置目标模拟器的系统参数；S5.在上位机中设置模拟目标参数，包括：开始距离Rs、结束距离Rf、速度Vt、校准源角度At、雷达散射截面积RCS；开始模拟，模拟目标以Vt的速度沿着角度At从Rs对应的位置往Rf对应的位置运动；其中设置的模拟目标参数要在毫米波雷达目标探测范围内；S6.开始模拟的同时，上位机将模拟目标参数发送给毫米波雷达；S7.毫米波雷达的处理器，根据n根接收天线间距阵列D=[0,d1,…,dn-1]，波长为λ，校准源角度为At，计算出标准方向阵列AR=exp(-i*2*π*D*sin(At)/λ)，其中i为虚数单位；S8.根据当前毫米波雷达探测的目标距离值Rt，计算对应在一维FFT数据中的距离维坐标Rc=目标距离值Rt/距离分辨率Rd，其中Rd=光速c/（2*有效带宽B）；S9.根据距离维坐标Rc提取一维FFT数据中n根接收天线对应距离维的阵列D1FFTData（n*Vcmax），并对Vcmax进行均值处理得到均值阵列D1FFTDataAver（n*1）；其中Vcmax为速度维个数；S10.将阵列D1FFTDataAver以第一根接收天线Rx0为参考进行归一化处理，得到归一化阵列D1FFTDataNorm，其与标准方向阵列AR点除，得到校准相位差阵列Ca；S11.当毫米波雷达探测的目标距离值Rt<Rf时，进入S12，否则进入S13；S12.毫米波雷达中自动重复步骤S8～S10，计算目标在不同距离下的校准相位差阵列Ca；S13.自动校准计算完成，自动计算的次数N=(Rf-Rs)/Vt/Td，其中Td为毫米波雷达采样周期；将N次Ca进行均值处理得到最终校准相位差阵列CaAver；S14.将最终校准相位差阵列CaAver与Pa点乘得到校准相位参数阵列Pa_c，保存到毫米波雷达的存储器中。本专利技术的优点：1）在校准过程中，能够自动进行多次校准计算，对计算结果进行均值处理，最小化目标模拟器系统误差及雷达探测误差的同时，得到的校准相位阵列更精确。2）在毫米波雷达中进行校准相位阵列计算，可以将计算结果自动保存在毫米波雷达Flash中，不需要额外的参数写入过程，校准流程更简便。附图说明图1为本专利技术实施例的校准系统示意图。图2为本专利技术实施例的接收天线布局示意图。图3为本专利技术实施例的校准方法流程图。图4为本专利技术实施例的一维FFT数据示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例提出的一种毫米波雷达自动校准系统，包括目标模拟器1、上位机3、测试转台6、底座9；上位机3分别与目标模拟器1和毫米波雷达5连接；测试转台6安装在底座9上，毫米波雷达5安装在测试转台6上；目标模拟器1设置在毫米波雷达5前方数米处；其中，目标模拟器1与上位机3通过网线2连接，上位机3与毫米波雷达5通过CAN总线连接，毫米波雷达5通过紧固螺栓7、8安装在测试转台6上，能够跟随测试转台一起水平和俯仰转动；目标模拟器距离毫米波雷达1～2m；测试转台6的水平和俯仰角度已进行零位校准；上位机3是一台测试电脑，预设了目标模拟器的控制软件；本专利技术实施例提出的一种毫米波雷达自动校准方法，包括：根据设计的接收天线间距和波长值计算出接收天线标准相位信息；毫米波雷达实际探测目标进行处理得到一维FFT数据，该一维FFT数据包含接收天线实际相位信息，通过计算实际相位和标准相位的相位差信息，用于校准后的相位信息补偿。如图2所示，接收天线Rx0、Rx1......Rxn，接收天线间距分别为d1、d2......dn-1；毫米波雷达自动校准方法，具体包括以下步骤：S1.毫米波雷达中的存储器中，例如Flash存储器，预设相位参数矩阵Pa；S2.将毫米波雷达与上位机连接；S3.将上位机与目标模拟器连接；S4.通过上位机设置目标模拟器的系统参数；S5.在上位机中设置模拟目标参数，包括：开始距离Rs、结束距离Rf、速度Vt、校准源角度At、雷达散射截面积RCS；开始模拟，模拟目标以Vt的速度沿着角度At从Rs对应的位置往Rf对应的位置运动；其中设置的模拟目标参数要在毫米波雷达目标探测范围内；S6.开始模拟的同时，上位机将模拟目标参数发送给毫米波雷达；S7.毫米波雷达的处理器，根据n根接收天线间距阵列D=[0,d1,…,dn-1]，波长为λ，校准源角度为At，计算出标准方向阵列AR=exp(-i*2*π*D*sin(At)/λ)，其中i为虚数单位；S8.根据当前毫米波雷达探测的目标距离值Rt，计算对应在一维FFT数据中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波雷达自动校准系统，其特征在于，包括：目标模拟器1、上位机3、测试转台6、底座9；/n上位机3分别与目标模拟器1和毫米波雷达5连接；测试转台6安装在底座9上，毫米波雷达5安装在测试转台6上，能够跟随测试转台一起水平和俯仰转动；目标模拟器1设置在毫米波雷达5前方数米处。/n

【技术特征摘要】
1.一种毫米波雷达自动校准系统，其特征在于，包括：目标模拟器1、上位机3、测试转台6、底座9；
上位机3分别与目标模拟器1和毫米波雷达5连接；测试转台6安装在底座9上，毫米波雷达5安装在测试转台6上，能够跟随测试转台一起水平和俯仰转动；目标模拟器1设置在毫米波雷达5前方数米处。


2.如权利要求1所述的毫米波雷达自动校准系统，其特征在于，
测试转台6的水平和俯仰角度经过零位校准。


3.一种毫米波雷达自动校准方法，适用于如权利要求1或2所述的毫米波雷达自动校准系统，其特征在于，包括：
根据设计的接收天线间距和波长值计算出接收天线标准相位信息；毫米波雷达实际探测目标进行处理得到一维FFT数据，该一维FFT数据包含接收天线实际相位信息，通过计算实际相位和标准相位的相位差信息，用于校准后的相位信息补偿。


4.如权利要求3所述的毫米波雷达自动校准方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.毫米波雷达中的存储器中预设相位参数矩阵Pa；
S4.通过上位机设置目标模拟器的系统参数；
S5.在上位机中设置模拟目标参数，包括：开始距离Rs、结束距离Rf、速度Vt、校准源角度At、雷达散射截面积RCS；开始模拟，模拟目标以Vt的速度沿着角度At从Rs对应的位置往Rf对应的位置运动；其中设置的模拟目标参数要在毫米波雷达目标探测范围内；
S6.开始模拟的同时，上位机将模拟目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪永飞，岳靓，韩邵君，屈操，闫红宇，梅静栋，
申请(专利权)人：无锡威孚高科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32