全相参连续波多普勒雷达及其测距测速方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106405541A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610997913.4(22)申请日2016.11.14(71)申请人苏州途视电子科技有限公司地址215513江苏省苏州市常熟经济技术开发区四海路11号科创园1号楼603室(72)发明人孙英钦(74)专利代理机构常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙)32231代理人滕诣迪(51)Int.Cl.G01S13/87(2006.01)权利要求书4页说明书7页附图2页(54)发明名称全相参连续波多普勒雷达及其测距测速方法(57)摘要本发明公开了一种全相参连续波多普勒雷达及其测距测速方法，首先获得回波信号与发射信号混频得到的差频复信号，并根据距离频率-多普勒频率与目标距离-速度的调制特性，采用距离维FFT+方位维MTD的二维联合检测方式，利用多个相参的高重频调制信号独立获得无模糊的径向速度信息，然后再将速度引入的多普勒信息在距离维频域信息中去除，消除距离-速度耦合的影响，从而进一步得到准确的距离信息。本发明同时具备相参雷达测速和连续波雷达无距离盲区测距的特点，满足无距离盲区、同时测距测速、实时性、小型化、低功耗的要求。CN106405541ACN106405541A权利要求书1/4页1.一种全相参连续波多普勒雷达测距测速方法，其特征在于按照如下步骤进行：步骤1、根据全相参准锯齿调频连续波发射波形，计算目标差拍回波信号的距离向频谱；步骤2、根据距离向频谱计算目标方位向的频谱，获取多普勒频率和目标径向速度，即利用多个相参的高重频调制信号独立获得无模糊的径向速度信息；步骤3、在两维频域进行目标检测，获取目标所在的距离多普勒单元，计算目标距离，即将速度引入的多普勒信息在距离维频域信息中去除，消除距离-速度耦合的影响，从而进一步得到距离信息。2.根据权利要求1所述的全相参连续波多普勒雷达测距测速方法，其特征在于所述的步骤1中根据全相参准锯齿调频连续波发射波形，计算目标差拍回波信号的距离向频谱：1.1目标回波信号经过与发射信号混频获得差频信号，通过数字希尔伯特正交变换和低通滤波后，得到两路差频信号形成的复信号；1.2对差频信号进行距离FFT变换，包含两部分：第一项是由目标初始距离所产生的频移，第二项由运动目标的多普勒效应产生的距离-速度耦合。3.根据权利要求1所述的全相参连续波多普勒雷达测距测速方法，其特征在于所述的步骤2中根据距离向频谱表达式，计算目标方位向的频谱，获取多普勒频率和目标径向速度具体为：对距离向频谱进行方位向FFT变换，由于目标速度相对于光速而言很小，多周期时间也很短，则周期间由于目标距离变化产生的雷达接收信号强弱变化可以忽略不计，对于一个确知信号和目标，其频谱峰值受到多普勒频率调制。4.根据权利要求1或2任一所述的全相参连续波多普勒雷达测距测速方法，其特征在于：所述的步骤1中具体为：设第K个调频周期内发射信号为S(k,t)可以表示为：2S(k,t)＝A0cos{2π[f0(t-kTr)+0.5kr(t-kTr)]+jφ0}(1)其中，t为信号时间，Kr为调频率，Tr为调频周期，f0为载波频率，φ0为初始相位；则对于t＝0时刻目标距离为R0，径向速度为v的回波信号可以表示为：2S(k,t)＝A1cos{2π[f0(t-kTr-τ(t))+0.5kr(t-kTr-τ(t))]+jφ1}(2)其中，点目标回波延时τ(t)＝2(R0+vt)/c；目标回波信号经过与发射信号混频获得差频信号，通过数字希尔伯特正交变换和低通滤波后，得到两路差频信号形成的复信号，则第k个CPI周期的差拍信号表示为：其中，v为目标径向速度，φ为固定相位；对差频信号进行距离向FFT后的频谱可以表示为：可以得到，S(k,fr)峰值点处的中心频率fc＝fb+fd＝2krR0/c+2vf0/c，包含两部分：第一项是由目标初始距离所产生的频移，第二项由运动目标的多普勒效应产生的距离-速度耦合。2CN106405541A权利要求书2/4页5.根据权利要求1所述的全相参连续波多普勒雷达测距测速方法，其特征在于所述的步骤2中：根据距离向频谱表达式，计算目标方位向的频谱，获取多普勒频率fd和目标径向速度：假设方位维MTD处理所需调频周期数为M，对距离向频谱进行方位向FFT后的频谱可以表示为：从上式可以看出，对于多周期回波差拍信号频谱峰值的变化，由于目标速度相对于光速而言很小，多周期时间也很短，则周期间由于目标距离变化产生的雷达接收信号强弱变化可以忽略不计，对于一个确知信号和目标来说，回波差拍信号频谱峰值只有exp{j4πkvf0Tr/c}项是变化的，即频谱峰值是受到多普勒频率fd＝2vf0/c调制的。6.根据权利要求1所述的全相