本发明专利技术公开了一种基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法、系统、控制器及计算机存储介质，方法包括对雷达回波信号进行二维FFT处理，得到距离速度谱，并对距离速度谱进行CFAR检测，根据检测结果得到目标单快拍信号，并对目标单快拍信号进行空间平滑处理，得到目标多快拍信号，进而得到权系数向量，根据权系数向量得到目标空间谱，并进行谱峰搜索处理，得到目标峰值位置，根据目标峰值位置得到角度信息，本申请利用单快拍雷达回波数据，通过空间平滑实现超分辨测角，无需长时间内的采样能够有效的估计运动目标的信息，保证超分辨性能的同时提高了处理速度，进而实现单快拍空间采样信号的快速准确的高分辨率空间谱估计。样信号的快速准确的高分辨率空间谱估计。样信号的快速准确的高分辨率空间谱估计。
【技术实现步骤摘要】
基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法和系统
[0001]本申请涉及毫米波雷达
，具体涉及一种基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法、基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨系统、控制器及计算机存储介质。
技术介绍
[0002]随着近年来技术发展，毫米波雷达被广泛应用于交通监测、智能驾驶等领域。随着这些领域的技术不断发展，其对传感器的分辨率需求也日益提高，故现有技术中存在Capon、快速傅里叶变换(FFT)、MUSIC、ESPRI T等角度估计方法；
[0003]然而现有技术中，基于快速傅里叶变换(FFT)的角度估计方法，分辨率受限于其有效孔径，无法有效的估计角度；常见的超分辨角度估计方法如Capon，虽然能够满足估计精度的需求，但在平衡估计精度和处理时间上仍然存在较大的挑战，导致了对芯片算力的需求增高，进而导致雷达成本的提升；或者如MUSIC、ESPRI T等方法还需要对信源数进行估计，难以在实际应用中得到较好的估计结果，且部分超分辨角度估计方法基于多快拍数据进行角度估计的方法，虽然能够达到更高的测角精度和分辨率，但需要长时间的采样，而大部分目标是处于运动状态的，在采样时间内已经发生了位置的变化，无法满足雷达的帧率需求，故当前缺少一种处理速度较快、简单有效(无需信源数进行估计)、高性能的单快拍超分辨角度估计方法。
技术实现思路
[0004]本申请实施例提供一种基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法、基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨系统、控制器及计算机存储介质，至少能保证，本申请方案利用单快拍雷达回波数据，通过空间平滑实现超分辨测角，无需长时间内的采样能够有效的估计运动目标的信息，进而实现单快拍空间采样信号的快速准确的高分辨率空间谱估计。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法，所述方法包括：
[0006]对雷达回波信号进行二维FFT处理，得到距离速度谱，并对所述距离速度谱进行CFAR目标检测，得到CFAR检测结果；
[0007]根据所述CFAR检测结果得到目标单快拍信号，并根据观测需求数据对所述目标单快拍信号进行空间平滑处理，得到目标多快拍信号；
[0008]根据所述目标多快拍信号得到协方差矩阵，并根据所述协方差矩阵得到协方差逆矩阵；
[0009]对所述协方差逆矩阵进行加权线性拟合处理，得到权系数向量；
[0010]根据所述权系数向量得到目标空间谱，并对所述目标空间谱进行谱峰搜索处理，得到目标峰值位置；
[0011]根据所述目标峰值位置得到角度信息。
[0012]在一些实施例中，所述根据所述权系数向量得到目标空间谱之前，还包括：
[0013]根据目标角度范围对雷达回波信号进行离散化处理，设置多个角度离散化格点；
[0014]或者，根据所述雷达回波信号构建超完备基矩阵。
[0015]在一些实施例中，所述根据所述权系数向量得到目标空间谱，包括：
[0016]在根据目标角度范围对雷达回波信号进行离散化处理，设置多个角度离散化格点的情况下，根据所述角度离散化格点得到阵元位置格点和非阵元位置格点，根据所述阵元位置格点确定对应的所述权系数向量，根据所述非阵元位置格点进行补零FFT处理，得到所述目标空间谱；
[0017]或者，在根据所述雷达回波信号构建超完备基矩阵的情况下，根据所述超完备基矩阵中多个角度格点对应的导向矢量和所述权系数向量计算所述目标空间谱。
[0018]在一些实施例中，所述根据观测需求数据对所述目标单快拍信号进行空间平滑处理，得到目标多快拍信号，包括：
[0019]根据所述目标单快拍信号得到单快拍共轭信号；
[0020]根据所述观测需求数据确定空间平滑次数、阵元数和信号矩阵快拍数；
[0021]根据所述快拍共轭信号、所述空间平滑次数、所述阵元数和所述信号矩阵快拍数得到所述目标多快拍信号。
[0022]在一些实施例中，所述根据所述目标多快拍信号得到协方差矩阵，并根据所述协方差矩阵得到协方差逆矩阵，包括：
[0023]根据所述目标多快拍信号得到多快拍共轭信号；
[0024]根据所述目标多快拍信号、所述多快拍共轭信号和所述信号矩阵快拍数得到所述协方差矩阵；
[0025]根据预设的对角加载量、求逆公式和所述协方差矩阵得到所述协方差逆矩阵。
[0026]在一些实施例中，所述对所述协方差逆矩阵进行加权线性拟合处理，得到权系数向量，根据所述权系数向量得到目标空间谱，包括：
[0027]根据列向量T、加权线性拟合公式和所述协方差逆矩阵R
i
得到所述权系数向量W
j
，其中，所述加权线性拟合公式如下：
[0028][0029]根据所述权系数向量W
j
、导向矢量a(θ
j
)和空间谱计算公式得到所述目标空间谱P
wlp
(θ
j
)，其中，所述空间谱计算公式如下：
[0030][0031]第二方面，本申请实施例提供了一种基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨系统，所述系统包括2D处理模块、构建模块、计算模块和检测模块；
[0032]所述2D处理模块用于对雷达回波信号进行二维FFT处理，得到距离速度谱，并对所述距离速度谱进行CFAR目标检测，得到CFAR检测结果；
[0033]所述构建模块用于根据所述CFAR检测结果得到目标单快拍信号，并根据观测需求数据对所述目标单快拍信号进行空间平滑处理，得到目标多快拍信号；
[0034]所述计算模块用于根据所述目标多快拍信号得到协方差矩阵，并根据所述协方差矩阵得到协方差逆矩阵，对所述协方差逆矩阵进行加权线性拟合处理，得到权系数向量，根
据所述权系数向量得到目标空间谱；
[0035]所述检测模块对所述目标空间谱进行谱峰搜索处理，得到目标峰值位置，根据所述目标峰值位置得到角度信息。
[0036]在一些实施例中，所述系统还包括采样模块和硬件加速模块，
[0037]所述采样模块用于根据目标角度范围获取所述雷达回波信号；
[0038]所述构建模块用于根据所述雷达回波信号构建超完备基矩阵；
[0039]所述计算模块用于在根据所述雷达回波信号构建超完备基矩阵的情况下，根据所述超完备基矩阵中多个角度格点对应的导向矢量和所述权系数向量计算所述目标空间谱；
[0040]所述硬件加速模块用于在根据目标角度范围对雷达回波信号进行离散化处理，设置多个角度离散化格点的情况下，根据所述角度离散化格点得到阵元位置格点和非阵元位置格点，根据所述阵元位置格点确定对应的所述权系数向量，根据所述非阵元位置格点进行补零FFT处理，得到所述目标空间谱。
[0041]第三方面，本申请实施例提供了一种控制器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任意本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法，其特征在于，所述方法包括：对雷达回波信号进行二维FFT处理，得到距离速度谱，并对所述距离速度谱进行CFAR目标检测，得到CFAR检测结果；根据所述CFAR检测结果得到目标单快拍信号，并根据观测需求数据对所述目标单快拍信号进行空间平滑处理，得到目标多快拍信号；根据所述目标多快拍信号得到协方差矩阵，并根据所述协方差矩阵得到协方差逆矩阵；对所述协方差逆矩阵进行加权线性拟合处理，得到权系数向量；根据所述权系数向量得到目标空间谱，并对所述目标空间谱进行谱峰搜索处理，得到目标峰值位置；根据所述目标峰值位置得到角度信息。2.根据权利要求1所述的基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法，其特征在于，所述根据所述权系数向量得到目标空间谱之前，还包括：根据目标角度范围对雷达回波信号进行离散化处理，设置多个角度离散化格点；或者，根据所述雷达回波信号构建超完备基矩阵。3.根据权利要求2所述的基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法，其特征在于，所述根据所述权系数向量得到目标空间谱，包括：在根据目标角度范围对雷达回波信号进行离散化处理，设置多个角度离散化格点的情况下，根据所述角度离散化格点得到阵元位置格点和非阵元位置格点，根据所述阵元位置格点确定对应的所述权系数向量，根据所述非阵元位置格点进行补零FFT处理，得到所述目标空间谱；或者，在根据所述雷达回波信号构建超完备基矩阵的情况下，根据所述超完备基矩阵中多个角度格点对应的导向矢量和所述权系数向量计算所述目标空间谱。4.根据权利要求1所述的基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法，其特征在于，所述根据观测需求数据对所述目标单快拍信号进行空间平滑处理，得到目标多快拍信号，包括：根据所述目标单快拍信号得到单快拍共轭信号；根据所述观测需求数据确定空间平滑次数、阵元数和信号矩阵快拍数；根据所述快拍共轭信号、所述空间平滑次数、所述阵元数和所述信号矩阵快拍数得到所述目标多快拍信号。5.根据权利要求4所述的基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法，其特征在于，所述根据所述目标多快拍信号得到协方差矩阵，并根据所述协方差矩阵得到协方差逆矩阵，包括：根据所述目标多快拍信号得到多快拍共轭信号；根据所述目标多快拍信号、所述多快拍共轭信号和所述信号矩阵快拍数得到所述协方差矩阵；根据预设的对角加载量、求逆公式和所述协方差矩阵得到所述协方差逆矩阵。6.根据权利要求4所述的基于加权线性拟合的毫米波雷达超分辨方法，其特征在于，所述对所述协方差逆矩阵进行加权线性拟合处理，得...
【专利技术属性】
技术研发人员：范征，张慧，罗俊，刘文冬，周春元，高伟，
申请(专利权)人：珠海微度芯创科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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