【技术实现步骤摘要】
基于复合调频连续波的毫米波近程目标探测方法
本专利技术属于目标探测领域,特别是一种基于复合调频连续波的毫米波近程目标探测方法。
技术介绍
毫米波近程目标探测是基于毫米波近感技术,实现对几十厘米到几公里范围内目标距离和速度信息的探测。由于毫米波雷达空间分辨率高、抗干扰能力强、距离分辨率高、穿透能力强和发射功率低,被广泛应用于毫米波近程目标探测领域,例如炮火寻的、引信、目标探测与跟踪等军事领域,智能安防、汽车防撞与自动控制等民用领域。毫米波雷达主要分为脉冲体制雷达和连续波体制雷达,其中连续波体制雷达中的调频连续波雷达具备如下优点:(1)具有很高的调频带宽,可以通过提高带宽来提升距离分辨率;(2)无距离盲区;(3)大时宽带宽积;(4)发射信号波束窄,方向性好。以上优点使得调频连续波适用于毫米波近程探测系统。调频连续波按照调制波形划分,可以分为三角波、恒定频率连续波等。三角波调频连续波雷达测距测速原理是利用对称上、下扫频段,将得到的上、下扫频段的回波差频信号峰值频率两配对从而实现距离和速度的解耦,多目标场景下会由于上、下扫频段具有多个峰值频谱,错误配对会产生虚假目标,而恒定调频连续波雷达可以得到目标的速度信息。恒定频率连续波利用目标移动产生的多普勒频移,得到运动目标的速度信息。为了解决三角波调频连续波雷达在多目标探测场景下会产生虚假目标的问题,梯形波调频连续波雷达结合了三角波调频连续波和恒定频率连续波的特点,利用三角波段获得组合目标,利用恒频段得到的多目标径向速度信息,在速度维剔除虚假目标,但是部分场 ...
【技术保护点】
1.一种基于复合调频连续波的毫米波近程目标探测方法,其特征在于,包括如下步骤:/n(10)毫米波雷达信号发射:构建四段目标波形的调频连续波;将所述调频连续波作为毫米波雷达发射信号进行发射;/n(20)回波信号混频滤波:将接收的回波信号和发射信号进行混频,得到回波差频信号,对所述差频信号进行采样,对采样得到的离散信号进行滤波;/n(30)差频信号频谱峰值检测:对滤波后的离散信号进行快速傅氏变换,得到回波差频信号的频谱信息,采用恒虚警算法进行峰值检测,通过峰值搜索得到各段目标波形所对应的回波差频信号峰值频率;/n(40)复合波形目标探测:综合各段目标波形所对应的回波差频信号峰值频率,得到组合目标距离速度矩阵、速度矩阵和距离矩阵;利用所述速度矩阵的速度信息在速度维剔除组合目标距离速度矩阵中的虚假目标;利用所述距离矩阵的距离信息在距离维剔除组合目标距离速度矩阵中的虚假目标;从而得到真实目标的距离、速度信息。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于复合调频连续波的毫米波近程目标探测方法,其特征在于,包括如下步骤:
(10)毫米波雷达信号发射:构建四段目标波形的调频连续波;将所述调频连续波作为毫米波雷达发射信号进行发射;
(20)回波信号混频滤波:将接收的回波信号和发射信号进行混频,得到回波差频信号,对所述差频信号进行采样,对采样得到的离散信号进行滤波;
(30)差频信号频谱峰值检测:对滤波后的离散信号进行快速傅氏变换,得到回波差频信号的频谱信息,采用恒虚警算法进行峰值检测,通过峰值搜索得到各段目标波形所对应的回波差频信号峰值频率;
(40)复合波形目标探测:综合各段目标波形所对应的回波差频信号峰值频率,得到组合目标距离速度矩阵、速度矩阵和距离矩阵;利用所述速度矩阵的速度信息在速度维剔除组合目标距离速度矩阵中的虚假目标;利用所述距离矩阵的距离信息在距离维剔除组合目标距离速度矩阵中的虚假目标;从而得到真实目标的距离、速度信息。
2.根据权利要求1所述的近程目标探测方法,其特征在于,所述(10)毫米波信号发射步骤中,所述毫米波雷达信号如下式:
式中,α0是发射信号幅值信息,f0是表示信号的初始频率,B为信号的带宽,T1、T2、T3分别对应第1段频率上升段、第2段频率下降段、第3段恒定频率段和第4段频率上升段的扫频时宽,分别对应每段的初始相位。
3.根据权利要求2所述的近程目标探测方法,其特征在于,所述第1段频率上升段的扫频时宽T1和第2段频率下降段的扫频时宽T2需满足:
T1=T2
所述第4段频率上升段的扫频时宽T4需满足:
式中,vmin为待测目标的最小速度值,负数表示待测目标远离雷达,vmax为最大速度值,m取值范围为1~10,T4范围需保证τmax<<T4,τmax为目标最大回波时延。
4.根据权利要求2所述的近程目标探测法,其特征在于,所述(20)回波信号混频滤波步骤中,采样得到的离散信号为:
式中,Kr为目标的反射系数,ts为采样时间间隔,n为采样序列,τ为目标回波时延,μ1=B/T1,μ2=B/T4,分别对应每段差频信号的初始相位。
5.根据权利要求4所述的近程目标探测方法,其特征在于,所述(30)回波差频信号峰值检测步骤得到的各段目标波形所对应的回波差频信号峰值频率为:
式中,fb1_up、fb2_down、fb3_c和fb4_up分别为目标波形每段对应回波差频信号的峰值频率。
6.根据权利要求5所述的近程目标探测方法,其特征在于,所述(40)复合波形目标探测步骤具体包括:
(41)组合目标获得:将第1段频率上升段和第2段频率下降段的峰值频率两两配对得到组合目标距离速度矩阵F1[(R1,v1),(R2,v2),...(RW,vW)];
(42)速度通道匹配:通过第3段恒频段的峰值频率获得目标径向速度矩阵V1[v1,v2,...vN],建立速度容差函数Δδv,遍历F1中的组合目标的速度值与V1中速度值进行容差匹配,剔除部分虚假目标,得到筛选后的距离速度矩阵F2[(R1,v1),(R2,v2),...(RQ,vQ)];
(43)距离通道匹配:通过第4段频率上升段峰值频率得到速度通道矩阵R1[(R1,amb-,R1,amb+),(R2,amb-,R2,amb+),...(Rm,amb-,Rm,amb+)],遍历F2中的目标距离值与距离通道矩阵R1中的每个距离通道进行匹配,无法匹配的目标则被判定为虚假目标,得到真实目标的距离、速度信息。
7.根据权利要求6所述的近程目标检测方法,...
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