一种用于FSK雷达的高精度测速方法及计算机可读介质技术

本发明专利技术公开了一种用于FSK雷达的高精度测速方法及计算机可读介质。该方法包括对FSK雷达接收的目标反射的回波信号与其发射信号混频后的差频信号进行N点采样，得到两路不同频率的离散差频信号；对两路离散差频信号进行快速傅里叶变换，得到两路离散差频信号的FFT频谱，并分别将其频谱峰值位置的频率作为粗估计频率；将粗估计频率两侧的相邻谱线范围作为参考区间，根据参考区间计算周期图，并以周期图达到最大值时对应的频率作为最终的细估计频率；基于细估计频率计算目标的速度。本发明专利技术更加准确地获得到所需频率的具体数值，从而提高FSK雷达测速的精度；本发明专利技术相比于CZT算法能大大降低运算量，从而更好地运用到工程上。从而更好地运用到工程上。从而更好地运用到工程上。

【技术实现步骤摘要】
一种用于FSK雷达的高精度测速方法及计算机可读介质


[0001]本专利技术涉及雷达测速
，具体涉及一种用于FSK雷达的高精度测速方法及计算机可读介质。

技术介绍

[0002]雷达是利用电磁波来探测目标的空间位置的电子设备，它通过处理分析发射信号与接收的回波信号，从而获得所需要的信息。目前雷达已经在很多领域得到广泛的应用，例如汽车场景、结构健康监测、生物医学环境等。根据应用场景不同，使用的雷达波形也不同。例如调频连续波雷达(Frequency Modulate Continuous Wave Radar，FMCW)本身具有调频波形丰富，抗干扰能力强等特点，适用于汽车避障功能等方面。而频移键控(Frequency Shift Keying，FSK)连续波雷达由于其硬件成本低、频带资源需求少等优点，正受到众多领域研究人员的关注。因此基于FSK雷达研究如何提高测速的精度具有重要的意义。
[0003]FSK雷达主要通过多普勒效应获取速度信息，而频率信息通常依赖傅里叶变换获取，受限于连续信号离散化带来的栅栏效应往往频率分辨率不够理想，通常的改进方法从控制采样点数不变，减小采样率或控制采样率不变，增大采样点数两方面进行。上述方法存在复杂度高、计算资源消耗大、存储开销多等缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种用于FSK雷达的高精度测速方法及计算机可读介质。
[0005]为实现上述目的，在第一方面，本专利技术提供了一种用于FSK雷达的高精度测速方法，包括：
[0006]步骤1、对FSK雷达接收的目标反射的回波信号与其发射信号混频后的差频信号进行N点采样，得到两路不同频率的离散差频信号；
[0007]步骤2、对两路离散差频信号进行快速傅里叶变换，得到两路离散差频信号的FFT频谱，并分别将其频谱峰值位置的频率作为粗估计频率；
[0008]步骤3、将所述粗估计频率两侧的相邻谱线范围作为参考区间，根据所述参考区间计算周期图，并以周期图达到最大值时对应的频率作为最终的细估计频率；
[0009]步骤4、基于所述细估计频率计算目标的速度。
[0010]进一步的，所述离散差频信号表示为：
[0011][0012]其中，为第i路离散差频信号，i＝{1，2}；n＝0，1
…
N
‑
1，为多普勒频率，分别为发射信号的频率，C为光速，T
s
为采样周期，R0为零时刻的目标位置。
[0013]进一步的，所述离散差频信号的FFT频谱表示为：
[0014][0015]其中，为第i路离散差频信号的FFT频谱，k＝0，1
…
N
‑
1，e
j(
·
)
为傅里叶变换的相位谱，λ
i
为发射信号的波长；
[0016]所述频谱峰值位置的对应的频率为：
[0017][0018]其中，为第i路离散差频信号的FFT频谱的峰值位置，f
i
为第i路离散差频信号的FFT频谱的粗估计频率，f
s
为信号的采样频率。
[0019]进一步的，所述参考区间为(f
i
‑
Δf，f
i
+Δf)，其中，Δf＝f
s
/N。
[0020]进一步的，计算周期图的方式如下：
[0021][0022]其中，为计算出的周期图，T为矩阵的转置，X为差频信号的观测序列，x＝[x(0)，x(1)，......，x(N
‑
1)]，
[0023][0024][0025]然后在参考区间(f
i
‑
Δf，f
i
+Δf)内搜索使取值最大的作为细估计频率
[0026]进一步的，计算目标的速度的方式如下：
[0027][0028]在第二方面，本专利技术提供了一种计算机可读介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
[0029]有益效果：本专利技术将FFT变换与频率估计相结合，更加准确地获得到所需频率的具体数值，从而提高FSK雷达测速的精度；本专利技术相比于CZT算法能大大降低运算量，从而更好地运用到工程上。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例的用于FSK雷达的高精度测速方法的流程示意图；
[0031]图2是离散差频信号的时域图；
[0032]图3是本专利技术实施例的用于FSK雷达的高精度测速方法和CZT算法测得的速度结果对比示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0034]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种用于FSK雷达的高精度测速方法，包括：
[0035]步骤1、对FSK雷达接收的目标反射的回波信号与其发射信号混频后的差频信号进行N点采样，得到两路不同频率的离散差频信号。具体的，上述离散差频信号表示为：
[0036][0037]其中，为第i路离散差频信号，i＝{1，2}，n＝0，1
…
N
‑
1，为多普勒频率，为发射信号的频率，C为光速，T
s
为采样周期，R0为零时刻的目标位置。当i取值为1时，对应的，即为第1路离散差频信号，即为第1路离散差频信号对应的多普勒频率，即为第1路离散差频信号对应的发射信号，与满足以下关系：
[0038][0039]当i取值为2时，可按照以上方式进行推导，不再赘述。得到的时域图如图2所示。
[0040]步骤2、对两路离散差频信号进行快速傅里叶变换，得到两路离散差频信号的FFT频谱，并分别将其频谱峰值位置的频率作为粗估计频率。具体的，离散差频信号的FFT频谱表示为：
[0041][0042]其中，为第i路离散差频信号的FFT频谱，k＝0，1
…
N
‑
1，e
j(.)
为傅里叶变换的相位谱，λ
i
为发射信号的波长；
[0043]频谱峰值位置的对应的频率为：
[0044][0045]其中，为第i路离散差频信号的FFT频谱的峰值位置，f
i
为第i路离散差频信号的FFT频谱的粗估计频率，f
s
为信号的采样频率。由此可得到粗估计频率f1、f2。
[0046]步骤3、将粗估计频率两侧的相邻谱线范围作为参考区间，根据所述参考区间计算
周期图，并以周期图达到最大值时对应的频率作为最终的细估计频率。具体的，参考区间根据经验进行选取，由于FFT粗估计得到的频率误差不会超过两根谱线，优选选取范围(f
i
‑
Δf，f
i
+Δf)作为为参考区间，其中，Δf＝f
s
/N。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于FSK雷达的高精度测速方法，其特征在于，包括：步骤1、对FSK雷达接收的目标反射的回波信号与其发射信号混频后的差频信号进行N点采样，得到两路不同频率的离散差频信号；步骤2、对两路离散差频信号进行快速傅里叶变换，得到两路离散差频信号的FFT频谱，并分别将其频谱峰值位置的频率作为粗估计频率；步骤3、将所述粗估计频率两侧的相邻谱线范围作为参考区间，根据所述参考区间计算周期图，并以周期图达到最大值时对应的频率作为最终的细估计频率；步骤4、基于所述细估计频率计算目标的速度。2.根据权利要求1所述的一种用于FSK雷达的高精度测速方法，其特征在于，所述离散差频信号表示为：其中，为第i路离散差频信号，i＝{1，2}；n＝0，1
…
N
‑
1，为多普勒频率，分别为发射信号的频率，C为光速，T
s
为采样周期，R0为零时刻的目标位置。3.根据权利要求2所述的一种用于FSK雷达的高精度测速方法，其特征在于，所述离散差频信号的FFT频谱表示为：其中，为第i路离散差频信号的FFT频谱，k＝0，1
…
N
‑
1，e
j(.)
为傅里叶变换的相位谱，λ
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛志超，林敏，彭烨超，
申请(专利权)人：睿迪纳无锡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：