一种MIMO雷达多目标测速扩展方法.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CN114200411A(43)申请公布日2022.03.18(21)申请号202111507596.0(22)申请日2021.12.10(71)申请人电子科技大学长三角研究院（衢州）地址324000浙江省衢州市柯城区芹江东路288号1幢18楼(72)发明人黄钰林张寅诸沛曦刘美廷张永伟张永超杨建宇(74)专利代理机构成都虹盛汇泉专利代理有限公司51268代理人王伟(51)Int.Cl.G01S7/35(2006.01)G01S13/58(2006.01)G01S13/72(2006.01)G01S3/14(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称一种MIMO雷达多目标测速扩展方法(57)摘要本发明公开了一种MIMO雷达多目标测速扩展方法，包括以下步骤：步骤一、建立MIMO雷达系统模型；步骤二、结合锯齿波和三角波特性设计FMCW波形，并发射FMCW波；步骤三、对锯齿波回波信号进行2D‑FFT处理，得到不同目标在三角波距离维频谱的搜索中心；步骤四、在三角波回波中寻找动目标的谱峰进行配对后解速度模糊；步骤五、进行动目标DOA估计。本发明结合传统对称三角波和经典多周期锯齿波的二者特性，设计出能更精确提取目标信息的FMCW波形，简化了计算，得到了不错的MIMO雷达角分辨率。在保证目标DOA估计精度的条件下，提高了测速上限，实现多目标测速扩展。相比于经典三角波或多周期锯齿波方法，对于MIMO雷达在动目标测速、定位方面能达到更好的性能。CN114200411ACN114200411A权利要求书1/2页1.一种MIMO雷达多目标测速扩展方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立MIMO雷达系统模型：采用基于FMCW发射波形的MIMO雷达系统模型，包括发射天线、接收天线、功率放大器、功分器和混频器组成的射频前端，FMCW波形发生器、滤波放大电路、A/D采样电路和信号处理模块组成的后端处理部分；FMCW波形发生器产生的FMCW波形信号通过功分器分成两路信号，一路信号经功率放大器放大后从发射天线辐射出去，另一路信号作为本振与接收天线接收到的回波信号在混频器进行混频得到差拍信号，差拍信号依次通过滤波放大电路和A/D采样电路后进入信号处理模块，通过信号处理模块提取出目标的距离和速度信息；步骤二、结合锯齿波和三角波特性设计FMCW波形，并发射FMCW波；步骤三、对锯齿波回波信号进行2D‑FFT处理，得到不同目标在三角波距离维频谱的搜索中心；步骤四、在三角波回波中寻找动目标的谱峰进行配对后解速度模糊；步骤五、进行动目标DOA估计。2.根据权利要求1所述的一种MIMO雷达多目标测速扩展方法，其特征在于，所述步骤二具体实现方法为：FMCW波形为两组相同的三角波，两组三角波之后的波形为锯齿波；MIMO雷达系统的参数分别为：式中，Rangemax为雷达最大测量距离，fs是雷达发射信号采样率，μ为雷达调频斜率，c为光速；vt_acc是三角波每单位频点对应的速度，fs1为三角波采样率，NADC1是三角波采样点数；NFFT是多普勒维FFT点数，f0是载波起始频率，PRF为脉冲重复频率，vs_acc是锯齿波2D‑FFT图的多普勒维度每单位频点对应速度；设计该FMCW波形的原则为：在保证三角波和锯齿波最大测量距离不变的情况下，尽可能大地增加锯齿波PRF以满足：其中，3.根据权利要求1所述的一种MIMO雷达多目标测速扩展方法，其特征在于，所述步骤三具体实现方法为：在对锯齿波的回波进行2D‑FFT处理后，从2D‑FFT图中获得目标的大概距离和多个可能的模糊速度，模糊速度用vs表示，并由大概距离和多个可能的模糊速度确定目标在三角波距离维频谱中的大概位置；在已知搜索中心点对应的距离维频点序号Rangeindex后，根据式(5)，计算得到不同目标在三角波距离维频谱的搜索中心：2CN114200411A权利要求书2/2页其中Rangeindex_up和Rangeindex_down分别为上、下扫频回波的距离维搜索窗中心点，NADC2是锯齿波采样点数。4.根据权利要求3所述的一种MIMO雷达多目标测速扩展方法，其特征在于，所述步骤四具体实现方法为：在三角波的上、下扫频回波的距离维搜索窗中找到动目标，并对动目标的谱峰进行配对，得到解耦合速度vt，vt表示三角波搜索窗中对应的动目标速度；从所有可能的模糊速度vs中选择与vt相差最小的值作为测量速度vest。5.根据权利要求1所述的一种MIMO雷达多目标测速扩展方法，其特征在于，所述步骤五具体实现方法为：按照下式对不同发射天线收到的回波进行相位补偿并进行DOA估计：0≤m≤NTx‑1,1≤n≤NRx(9)其中X(m,n)是序号为n的接收天线收到序