一种基于阵列特性与航迹信息的TDM-MIMO雷达测速扩展方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种基于阵列特性与航迹信息的TDM

【技术实现步骤摘要】
一种基于阵列特性与航迹信息的TDM
‑
MIMO雷达测速扩展方法


[0001]本专利技术涉及毫米波雷达相关
，具体地说是涉及一种基于阵列特性与航迹信息的TDM
‑
MIMO雷达测速扩展方法。

技术介绍

[0002]目前，采用TDM波形的毫米波MIMO雷达广泛应用于交通与汽车领域，TDM
‑
MIMO雷达通过发射天线时分复用来扩充阵列孔径以提高测角性能，但是由于N
t
个发射天线交替发射信号，非模糊测速范围会降低为之前的(1/N
t
)，过低的测速范围会影响雷达在交通和汽车等领域的应用。
[0003]但现有TDM
‑
MIMO雷达采用基于阵列角度估计与相偏补偿方法，最多能将测速扩展为[
‑
λ/(4T
c
),λ/(4T
c
)]。该测速范围仍会限制常见毫米波雷达的应用场景，如T
c
＝26us的80GHz载频4发4收TDM
‑
MIMO雷达，采用阵列特性扩展测速范围为[
‑
129.8km/h,129.8km/h]，仍不能满足高速公路场景中应用的需求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于阵列特性与航迹信息的TDM
‑
MIMO雷达测速扩展方法。
[0005]所述基于阵列特性与航迹信息的TDM
‑
MIMO雷达测速扩展方法主要包括：r/>[0006]通过假设目标运动方向获得可能的虚拟阵列多普勒相偏补偿；对补偿后的虚拟阵列信号进行FFT处理得到角度谱；利用角度谱与模糊速度之间的关联性，得到2种方向不同解模糊速度；联合航迹信息，判断哪一种解模糊速度为真，实现测速范围扩展。
[0007]根据本专利技术的一个优选实施方式，通过假设目标运动方向获得可能的虚拟阵列多普勒相偏补偿，包括：
[0008]MIMO雷达系统按照TDM波形发射FMCW信号，接收到的回波信号经混频器混频后得到差拍信号；
[0009]此时，TDM
‑
MIMO雷达系统，确定非模糊速度范围为：
[0010][0011]其中，V
max
为雷达能测量的最大非模糊测速，λ为FMCW信号波长，T
c
为TDM波形相邻发射天线脉冲间隔，N
t
为发射天线数量；
[0012]对采样后的差拍信号进行2D
‑
FFT处理，得到距离
‑
多普勒矩阵；
[0013]利用CFAR对距离
‑
多普勒矩阵进行目标检测，得到目标的距离与多普勒索引；
[0014]当能确定目标运动方向时非模糊速度范围变为：
[0015]假设目标驶离雷达，
[0016]假设目标驶近雷达，
[0017]其中，V
max2
为当前假设下的最大非模糊速度，V
est
为当前假设下目标的模糊速度；
[0018]选择一种目标运动方向的假设，通过多普勒索引计算当前假设下目标的模糊速度V
est
；
[0019]根据当前假设下目标的模糊速度V
est
计算N
t
种可能的多普勒相偏：
[0020]假设目标驶离雷达
[0021]假设目标驶近雷达
[0022]其中，为当前假设下的多普勒相偏；
[0023]计算虚拟阵列信号S的相位P，设MIMO雷达系统接收天线数量N
r
＝4，设运动目标角度为θ，虚拟阵列信号S的相位P为：
[0024][0025]其中，为θ方向的目标引起步进相位，为目标运动引起的相偏，V
r
为目标真实径向速度；
[0026]对虚拟阵列信号S施加以N
t
种相位为的补偿得到虚拟阵列多普勒相偏补偿S
c
。
[0027]根据本专利技术的一个优选实施方式，对补偿后的虚拟阵列信号进行FFT处理得到角度谱，包括：
[0028]对虚拟阵列多普勒相偏补偿S
c
进行FFT处理，得到N
t
种相偏下的角度谱，当相偏补偿正确时，角度谱的谱峰值最大；
[0029]取这些角度谱中谱峰值进行比较，选择最大谱峰值对应的相偏补偿作为候选相偏，模糊重数m
i
为候选的速度模糊重数，且此谱峰对应角度作为目标的角度估计值。
[0030]根据本专利技术的一个优选实施方式，利用角度谱与模糊速度之间的关联性，得到2种方向不同解模糊速度，包括：
[0031]利用模糊重数mi计算目标的2种不同方向的解模糊速度：
[0032]V
r+
＝V
est+
+m
i+
·
V
max2
，假定目标驶离雷达
[0033]V
r
‑
＝V
est
‑
‑
m
i
‑
·
V
max2
，假定目标驶近雷达
[0034]V
est+
‑
V
est
‑
＝V
max2
，m
i+
+m
i
‑
+1＝N
t
[0035]其中，V
r+
为驶离假设时目标的解模糊速度，V
r
‑
为驶近假设时目标的解模糊速度，V
est+
和m
i+
为驶离假设时目标的模糊速度和模糊重数，V
est
‑
和m
i
‑
为驶近假设时目标的模糊速度和模糊重数。
[0036]根据本专利技术的一个优选实施方式，联合航迹信息，判断哪一种解模糊速度为真，实现测速范围扩展，包括：
[0037]通过目标的距离索引与角度估计值计算目标位置信息，并进行航迹关联。
[0038]根据本专利技术的一个优选实施方式，通过目标的距离索引与角度估计值计算目标位置信息，并进行航迹关联，包括：
[0039]将2种不同方向的解模糊速度与关联航迹径向速度方向进行比较，选择与航迹径向速度方向相同的解模糊速度为最终径向速度V
r
；
[0040]至此，将TDM
‑
MIMO雷达测速范围速度扩展为：
[0041][0042]本专利技术实施例提供的基于阵列特性与航迹信息的TDM
‑
MIMO雷达测速扩展方法中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：
[0043]本专利技术实施例的基于阵列特性与航迹信息的TDM
‑
MIMO雷达测速扩展方法结合阵列特性与跟踪信息能进一步提高TDM<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于阵列特性与航迹信息的TDM
‑
MIMO雷达测速扩展方法，其特征在于，其包括：通过假设目标运动方向获得可能的虚拟阵列多普勒相偏补偿；对补偿后的虚拟阵列信号进行FFT处理得到角度谱；利用角度谱与模糊速度之间的关联性，得到2种方向不同解模糊速度；联合航迹信息，判断哪一种解模糊速度为真，实现测速范围扩展。2.根据权利要求1所述的基于阵列特性与航迹信息的TDM
‑
MIMO雷达测速扩展方法，其特征在于，通过假设目标运动方向获得可能的虚拟阵列多普勒相偏补偿，包括：MIMO雷达系统按照TDM波形发射FMCW信号，接收到的回波信号经混频器混频后得到差拍信号；此时，TDM
‑
MIMO雷达系统，确定非模糊速度范围为：其中，V
max
为雷达能测量的最大非模糊测速，λ为FMCW信号波长，T
c
为TDM波形相邻发射天线脉冲间隔，N
t
为发射天线数量；对采样后的差拍信号进行2D
‑
FFT处理，得到距离
‑
多普勒矩阵；利用CFAR对距离
‑
多普勒矩阵进行目标检测，得到目标的距离与多普勒索引；假设场景中仅存在驶离或仅存在驶近雷达的目标，那么非模糊速度范围变为：假设目标驶离雷达，V
est
∈[0，V
max2
]，假设目标驶近雷达，V
est
∈[
‑
V
max2
，0]，其中，V
max2
为当前假设下的最大非模糊速度，V
est
为当前假设下目标的模糊速度；选择一种目标运动方向的假设，通过多普勒索引计算当前假设下目标的模糊速度V
est
；根据当前假设下目标的模糊速度V
est
计算N
t
种可能的多普勒相偏：假设目标驶离雷达假设目标驶近雷达其中，为当前假设下的多普勒相偏；计算虚拟阵列信号S的相位P，设MIMO雷达系统接收天线数量N
r
＝4，设运动目标角度为θ，虚拟阵列信号S的相位P为：
其中，为θ方向的目标引起步进相位，为目标运动引起的相偏，V
r
为目标真实径向速度；对虚拟阵列信号S施加以Nt种相位为的补偿得到虚拟阵列多普勒相偏补偿S
c
。3.根据权利要求2所述的基于阵列特性与航迹信息的TDM
‑
MIMO雷达测速扩展方法，其特征在于，对补偿后的虚拟阵列信号进行FFT处...

【专利技术属性】
技术研发人员：诸沛曦，汪宗福，鲁瑞莲，张重九，王驰，张平，曾小初，
申请(专利权)人：成都汇蓉国科微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：