基于干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法.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CN110850400A(43)申请公布日2020.02.28(21)申请号201911105424.3(22)申请日2019.11.13(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人张仁李黄垒盛卫星马晓峰韩玉兵(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人陈鹏(51)Int.Cl.G01S13/42(2006.01)G01S13/38(2006.01)G01S3/48(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书4页说明书12页附图3页(54)发明名称基于干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法(57)摘要本发明公开了一种干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法，包括以下步骤：确定干涉仪三个实基线以及一个虚基线的长度；三通道雷达回波信号的采集与处理；经快速傅里叶变换后，对三个通道的上下扫频差拍信号频谱进行周期图积累，再对积累后的频谱进行恒虚警检测；将上扫频段和下扫频段谱峰两两配对，得到谱峰配对矩阵，并计算矩阵内每对谱峰的角度差、多普勒频率和归一化幅度差；利用角度差、多普勒频率和归一化幅度差对矩阵进行筛选；对于配对完成的谱峰，计算得到目标的距离、速度。本发明能够减少三角调制LFMCW雷达上下扫频配对时出现的虚假目标，提高多目标检测的可靠性，且能够测量多目标的距离、速度和角度信息。CN110850400ACN110850400A权利要求书1/4页1.一种基于干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据雷达工作波段的波长、测向精度、通道间的相位差测量误差和测向角度范围，选定干涉仪阵元各个基线的长度；步骤2、雷达向空间发射对称三角LFMCW信号，三个阵元天线接收目标的回波信号；将接收的目标回波信号与发射端对称三角LFMCW信号进行混频，得到三个天线接收通道的差拍回波信号，包括上扫频差拍信号以及下扫频段差拍信号其中n为天线单元通道序号,n＝1,2,3；再经过A/D转换，得到三个通道的数字差拍信号；步骤3、对三个通道的上下扫频数字差拍信号进行快速傅里叶变换得到上下扫频数字差拍信号的频谱，先对三个通道的频谱进行周期图积累，再对积累后的频谱进行恒虚警检++测，得到上扫频过门限的谱峰为Pi，频率值为fi，对应幅度为M表示上扫频段差拍信号频谱中过门限的谱峰个数；下扫频过门限的谱峰为频率值为对应幅度为N表示下扫频段差拍信号频谱中过门限的谱峰个数；在三个通道的差拍信+号频谱中，记第n个通道上扫频频率值为fi的谱峰为下扫频频率值为谱峰记+步骤4、对于频率为fi，不同通道的谱峰利用频域鉴相方法，计算每个频率对应的不同天线接收通道间的相位差；利用短基线不模糊的相位差对长基线模糊的相位差进行解模糊，得到长基线不模糊的相位差值，再用长基线的相位差值得到该频率值对应谱峰的角度值+步骤5、对于积累后的差拍信号频谱，将上扫频谱峰Pi与下扫频谱峰两两配对，得到M×N个配对结果形成谱峰配对矩阵，计算出矩阵内每对谱峰的方位向角度差Δθij和归一化幅度差步骤6、利用角度差对矩阵进行第一轮筛选，将角度差满足要求的谱峰对保留，不满足要求的谱峰对删除，在矩阵内剩余的谱峰对中，如果有谱峰对在所在行和所在列是唯一留下的谱峰对，则该谱峰对被视为一个有效配对，同时删除矩阵的该行和该列；利用多普勒频率范围对矩阵进行第二轮筛选，求解出系统测速范围对应的多普勒频率范围，同时求解出每个剩余谱峰对的多普勒频率，将在系统多普勒频率测量范围内的谱峰对保留，将不在系统多普勒频率测量范围内的谱峰对删除，在矩阵内剩余的谱峰对中，如果有谱峰对在所在行和所在列是唯一留下的谱峰对，则该谱峰对被视为一个有效配对，同时删除矩阵的该行和该列；最后用归一化幅度差对矩阵进行筛选，总目标的个数记为MAX[M,N]，计算出还未检测出的目标数量；将剩余谱峰对按照归一化幅度差升序排列，在排列中按归一化幅度差由小到大的顺序取出未检测出目标数量的谱峰对，将其作为有效配对；步骤7、对于完成有效配对的谱峰，根据每对谱峰的上下扫频差拍频率值，计算得到目标的距离值和速度值。2.根据权利要求1所述的基于干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法，其特征在于，步骤1中完成的选定干涉仪各个基线的长度，具体为：步骤1-1、确定长基线长度；对于干涉仪测角基本公式如式(1)：2CN110850400A权利要求书2/4页其中为两个阵元接收来波的相位差，D为基线长度，λ为发射信号的波长，θ为入射角度；将来波角度看作相位差的一个函数，对式(1)两边微分的得式(2)：取为通道间测量相位差的误差，Δθ为相位差误差导致的测角误差；由式(2)可将最长基线dmax设置为：其中λmax为发射信号的最大波