一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法，对传统的CFAR检测方法进行了改进，针对近距离复杂环境下的多径回波信号，在选取参考单元时避免取到多径信号，进而避免了由此带来的信噪比下降乃至漏警，提出的判断是否检测到多径信号及多径信号剔除的方法运算量小，可靠性高，易于硬件的实时处理，满足深空探测的轻小型化、高可靠的设计要求。高可靠的设计要求。高可靠的设计要求。
【技术实现步骤摘要】
一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法
[0001]本专利技术涉及一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法，属于空间微波遥感领域。
技术介绍
[0002]在月球、火星、小行星等地外天体着陆探测中，微波测距测速敏感器是着陆器导航、制导与控制(GNC)分系统关键设备，在着陆过程中为GNC分系统实时提供着陆器相对地外天体表面的距离和速度信息，确保着陆精度和安全，决定了着陆器能否高精度、高可靠度的着陆到指定探测区域。微波测距测速敏感器是探测器对微波测距测速设备的命名，就是通常理解的微波测距测速雷达，目前工作频段已经到了Ka波段。较高的频段保证了高精度的距离和速度测量，但其对环境也更为敏感，尤其是未来深空探测任务对微波测距测速敏感器的最近作用距离要求越来越高，甚至要求最近作用距离小于1m，此时雷达回波中除了地外天体表面的直接回波外，还耦合了回波通过着陆器的底板反射到地外天体表面再回来的多次路径信号，按照传统雷达检测方法直接进行目标检测就会检测到多径信号，导致距离和速度测量错误。因此迫切需要一种工程中行之有效的高可靠、高精度实时测距方法，可以适应近距离时复杂的多径环境。
技术实现思路
[0003]本专利技术解决的技术问题是：针对目前现有技术中，按照传统雷达检测方法直接进行目标检测就会检测到多径信号，导致距离和速度测量错误的问题，提出了一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法。
[0004]本专利技术解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
[0005]一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法，步骤如下：
[0006](1)对各脉冲回波进行相参积累，获取积累后一维距离像；
[0007](2)对积累后一维距离像进行CFAR检测；
[0008](3)对检测到的目标进行连续性判断；若判断结果存在多径信号，进入步骤(4)，否则进入步骤(5)；
[0009](4)对多径信号进行剔除处理，进入步骤(5)；
[0010](5)对无多径信号的目标进行波束中心求取；
[0011](6)根据雷达系统的设计参数以及所求的波束中心对应的距离单元位置，计算毫米波雷达实时距离。
[0012]所述步骤(1)中，将同一个待检测距离单元的所有脉冲回波进行方位向FFT，取所得模最大值为该距离单元回波，对各待检测距离单元的所有脉冲均进行处理后获取积累后一维距离像，回波信号为x[n][m]，积累后一维距离像的确定方法为：
[0013][0014][0015]式中，FFT为快速傅立叶变换，∑[]为求和操作，max[]为求最大操作，abs[]为求模操作，y[m]为积累后的一维距离像，m为距离单元序号，y[n][m]为处理后回波信号。
[0016]所述步骤(2)中，进行CFAR检测的具体步骤如下：
[0017]根据待检测距离单元对应的距离，将该距离单元回波区域作为保护单元，在该距离单元回波区域内不选取参考单元，将该距离单元的二次多径、三次多径及其回波展宽和旁瓣对应的距离单元应作为保护单元，不选取为参考单元，根据待检测距离单元的一维距离像进行CFAR检测以确定目标位置。
[0018]所述步骤(3)中，连续性判断具体为：
[0019]对检测到的目标进行进一步检测，若该目标中距离单元个数小于检测到的目标前后沿间的距离单元个数，则该目标存在多径信号，需进行去多径处理；否则不存在多径信号，进入步骤(5)。
[0020]所述步骤(4)中，进行多径信号剔除的具体步骤为：
[0021]以距离零点为基准，对检测到的目标对应的距离单元进行处理，于检测到的目标对应的距离大于检测到目标前沿对应距离的1.5倍，将该距离单元及其之后检测到的目标当作多径信号去掉，不计入波束中心计算。
[0022]所述步骤(5)中，波束中心Y求取的具体方法为：
[0023][0024]式中，k
min
为检测到目标的最近距离单元，k
max
为无多径信号的最远距离单元，e为检测到的目标对应的距离单元值，y[e]为该距离单元对应的一维距离像上的幅度值。
[0025]所述步骤(6)中，毫米波雷达实时距离的计算方法为：
[0026]根据所求目标波束中心Y，计算此时的距离R，具体为：
[0027][0028]式中，B为雷达发射信号带宽，T
P
为发射信号时宽，f
s
为去斜后信号采样率，N为数字下变频后基带信号做FFT点数。
[0029]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0030]本专利技术提供的一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法，对传统的CFAR检测方法进行了改进，针对近距离复杂环境下的多径回波信号，在选取参考单元时避免取到多径信号，进而避免了由此带来的信噪比下降乃至漏警，提出的判断是否检测到多径信号及多径信号剔除的方法运算量小，可靠性高，易于硬件的实时处理，满足深空探测的轻小型化、高可靠的设计要求，同时可有效剔除多径信号，测量得到正确的距离值，同时该方法运算量较小，可适应硬件资源以及实时性的要求。
附图说明
[0031]图1为专利技术提供的数据处理流程图；
[0032]图2为专利技术提供的相参积累示意图；
[0033]图3为专利技术提供的CFAR检测时参考单元选取示意图；
[0034]图4为专利技术提供的目标连续性判断示意图；
[0035]图5为专利技术提供的多径信号剔除示意图；
具体实施方式
[0036]一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法，针对微波测距测速敏感器在近距离工作时存在复杂环境引起的多径问题，提出一种对多径信号的判别和剔除方法，可有效排除多径信号的干扰，高可靠高精度的实现实时测距，测距方法的具体步骤如下：
[0037](1)对各脉冲回波进行相参积累，获取积累后一维距离像；
[0038]其中，将同一个待检测距离单元的所有脉冲回波进行方位向FFT，取所得模最大值为该距离单元回波，对各待检测距离单元的所有脉冲均进行处理后获取积累后一维距离像，回波信号为x[n][m]，积累后一维距离像的确定方法为：
[0039][0040][0041]式中，FFT为快速傅立叶变换，∑[]为求和操作，max[]为求最大操作，abs[]为求模操作，y[m]为积累后的一维距离像，m为距离单元序号，y[n][m]为处理后回波信号；
[0042](2)对积累后一维距离像进行CFAR检测；
[0043]其中，进行CFAR检测的具体步骤如下：
[0044]根据待检测距离单元对应的距离，将该距离单元回波区域作为保护单元，在该距离单元回波区域内不选取参考单元，将该距离单元的二次多径、三次多径及其回波展宽和旁瓣对应的距离单元应作为保护单元，不选取为参考单元，根据待检测距离单元的一维距离像进行CFAR检测以确定目标位置；
[0045](3)对检测到的目标进行连续性判断；若判断结果存在多径信号，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法，其特征在于步骤如下：(1)对各脉冲回波进行相参积累，获取积累后一维距离像；(2)对积累后一维距离像进行CFAR检测；(3)对检测到的目标进行连续性判断；若判断结果存在多径信号，进入步骤(4)，否则进入步骤(5)；(4)对多径信号进行剔除处理，进入步骤(5)；(5)对无多径信号的目标进行波束中心求取；(6)根据雷达系统的设计参数以及所求的波束中心对应的距离单元位置，计算毫米波雷达实时距离。2.根据权利要求1所述的一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法，其特征在于：所述步骤(1)中，将同一个待检测距离单元的所有脉冲回波进行方位向FFT，取所得模最大值为该距离单元回波，对各待检测距离单元的所有脉冲均进行处理后获取积累后一维距离像，回波信号为x[n][m]，积累后一维距离像的确定方法为：距离像，回波信号为x[n][m]，积累后一维距离像的确定方法为：式中，FFT为快速傅立叶变换，∑[ ]为求和操作，max[ ]为求最大操作，abs[ ]为求模操作，y[m]为积累后的一维距离像，m为距离单元序号，y[n][m]为处理后回波信号。3.根据权利要求2所述的一种近距离复杂多径环境下毫米波雷达实时测距方法，其特征在于：所述步骤(2)中，进行CFAR检测的具体步骤如下：根据待检测距离单元对应的距离，将该距离单元回波区域作为保护单元，在该距离单元回波区域内不选取参考单元，将该距离单元的二次多径、三次多径及其回波展宽和旁瓣对应的距离单元应作为保护单元，不选取为参考单元，根据待检测距离单元的一维距离像进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：李拴劳，张爱军，牛文博，王振西，贾建超，王路阳，韩东娟，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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