CN109917371A - 一种基于改进微波波形的微波雷达测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于改进微波波形的微波雷达测量方法，包括以下步骤：步骤1，微波雷达发射以一个恒频信号段和两个时间不相等的下降锯齿波信号段为周期的改进微波波形；步骤2，微波雷达接收恒频信号段的回波信号；步骤3，微波雷达计算恒频目标速度vrc；步骤4，微波雷达接收两个锯齿波信号段的回波信号；步骤5，微波雷达计算目标距离R及目标速度vr；步骤6，微波雷达构建m×n个目标的距离‑速度矩阵(vrij，Rij)m×n；步骤7，微波雷达提取距离‑速度矩阵(vrij，Rij)m×n中的目标速度vrij，与恒频目标速度vrc进行比较，得到差值绝对值|ΔV|ij；步骤8，微波雷达判断差值绝对值|ΔV|ij是否小于等于Δv，若是，进入步骤9，若否，返回步骤7；步骤9，该目标速度vrij与对应的目标距离Rij为真实的目标距离和目标速度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车后视镜技术领域，具体涉及一种基于改进微波波形的微波雷达测量方法。
背景技术
微波是波长很短的无线电波，微波的方向性很好，速度等于光速。微波雷达是通过发射和接收微波实现测速测距的雷达。微波雷达发射的微波遇到阻波物(比如车辆等金属物体)后立即被反射回来，微波雷达根据发射的微波与反射回来的微波计算阻波物的距离和速度。
微波雷达主要是由天线阵、射频部分和数字信号处理组成，微波雷达测速测距能力的好坏除了与硬件电路的设计有关，也与微波雷达发射的微波波形相关。现有微波雷达常采用对称三角波形式的微波，通过正、负斜率调制区域下运动目标关于真实距离镜像的特点，测量运动目标距离和速度。
但是，在多目标场景中，采用对称三角波形式的微波，存在距离-速度耦合问题，导致目标距离和速度结算不准确。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种基于改进微波波形的微波雷达测量方法，解决微波雷达测距测速过程中的距离-速度的耦合问题，降低微波雷达虚警的概率。
为了实现本发明的目的，本发明采取了如下的技术方案：
一种基于改进微波波形的微波雷达测量方法，包括以下步骤：
步骤1，微波雷达发射以一个恒频信号段和两个下降锯齿波信号段为周期的改进微波波形，两个下降锯齿波信号段的时间不相等；
步骤2，微波雷达接收恒频信号段的回波信号；
步骤3，微波雷达根据恒频信号段以及恒频信号段的回波信号，计算恒频目标速度vrc，计算恒频目标速度vrc的公式为，其中，fd为目标的多普勒多普勒频率，λ是微波雷达的工作波长；
步骤4，微波雷达接收第一锯齿波信号段的回波信号以及第二锯齿波信号段的回波信号；
步骤5，微波雷达根据第一锯齿波信号段、第二锯齿波信号段以及第一锯齿波信号段的回波信号、第二锯齿波信号段的回波信号，计算目标距离R以及目标速度vr，
计算目标距离R的公式为，
计算目标速度vr的公式为，
其中，c为真空中的光速，Δf为第二锯齿波信号段的回波信号与第一锯齿波信号段的回波信号的频率差，Δf＝f3-f2，f2为第一锯齿波信号段的回波信号频率，f3为第二锯齿波信号段的回波信号频率，B为工作带宽，ΔT为第二锯齿波信号段与第一锯齿波信号段的时间差，ΔT＝T3-T2，T2为第一锯齿波信号段的时间，T3为第二锯齿波信号段的时间；
步骤6，微波雷达通过计算m×n个目标的距离和速度，构建m×n个目标的距离-速度矩阵(vrij，Rij)m×n，其中，多个目标的距离-速度矩阵m，n均为正整数，1≤i≤m，1≤j≤n，且i， j均为正整数；
步骤7，微波雷达提取距离-速度矩阵(vrij，Rij)m×n中的目标速度vrij，与恒频目标速度vrc进行比较，得到目标速度vrij与恒频目标速度vrc差值的绝对值|ΔV|ij；
步骤8，微波雷达判断目标速度vrij与恒频目标速度vrc差值的绝对值|ΔV|ij是否小于等于Δv，Δv为系统的测速精度，若是，进入步骤9，若否，返回步骤7；
步骤9，该目标速度vrij与恒频目标速度vrc匹配，该目标速度vrij与对应的目标距离Rij为真实的目标距离和目标速度。
进一步地，所述步骤1还包括以下步骤：微波雷达根据恒频信号段以及恒频信号段的回波信号，计算恒频目标比相体制方位角度θ，计算恒频目标比相体制方位角度θ的公式为， 为双通道回波相位差，d为接收阵元间距。
进一步地，所述基于改进微波波形的微波雷达测量方法还包括设于步骤9 之后的步骤10，微波雷达将恒频目标比相体制方位角度θ作为真实的目标角度上报给主控系统，将真实的目标距离和目标速度上报主控系统。
进一步地，所述微波雷达根据测距范围以及测速精度，设定恒频信号段的时间T1。
本发明有益效果：
本发明通过两种时长的下降锯齿波实现对目标距离和目标速度的探测，然后将第一锯齿波信号段和第二锯齿波信号段测得的目标速度与恒频信号段测得的目标速度进行比较匹配，提取真实的目标速度以及对应的目标距离给主控系统，解决微波雷达测距测速过程中的距离-速度耦合问题，降低微波雷达虚警的概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明中的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本发明改进微波波形的波形示意图；
图2是本发明基于改进微波波形的微波雷达测量方法的流程图；
图3是本发明的仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，一种基于改进微波波形的微波雷达测量方法，包括以下步骤：
步骤1，微波雷达发射以一个恒频信号段和两个下降锯齿波信号段为周期的改进微波波形；
如图1所示，在本实施例中，该改进微波波形为周期性波形，每一个周期包括一时间为T1的恒频信号段、一时间为T2的第一锯齿波信号段以及一时间为T3的第二锯齿波信号段，第一锯齿波信号段的时间T2与第二锯齿波信号段的时间 T3的时间不相等；
在本实施例中，微波雷达根据测距范围以及测速精度，设定恒频信号段的时间T1；
步骤2，微波雷达接收恒频信号段的回波信号；
步骤3，微波雷达根据恒频信号段以及恒频信号段的回波信号，计算恒频目标速度vrc，计算恒频目标速度vrc的公式为，
微波雷达根据恒频信号段以及恒频信号段的回波信号，计算恒频目标比相体制方位角度θ，计算恒频目标比相体制方位角度θ的公式为，
其中，fd为目标的多普勒多普勒频率，单位为Hz，λ是微波雷达的工作波长，单位为m，为双通道回波相位差，单位为rad，d为接收阵元间距，单位为m；
步骤4，微波雷达接收第一锯齿波信号段的回波信号以及第二锯齿波信号段的回波信号；
步骤5，微波雷达根据第一锯齿波信号段、第二锯齿波信号段以及第一锯齿波信号段的回波信号、第二锯齿波信号段的回波信号，计算目标距离R以及目标速度vr，
其中，计算目标距离R的公式为，
计算目标速度vr的公式为，
c为真空中的光速，单位为m/s，Δf为第二锯齿波信号段的回波信号与第一锯齿波信号段的回波信号的频率差，单位为Hz，Δf＝f3-f2，f2为第一锯齿波信号段的回波信号频率，单位为Hz，f3为第二锯齿波信号段的回波信号频率，单位为Hz，B为工作带宽，单位为Hz，ΔT为第二锯齿波信号段与第一锯齿波信号段的时间差，ΔT＝T3-T2；
步骤6，微波雷达通过计算m×n个目标的距离和速度，构建m×n个目标的距离-速度矩阵(vrij，Rij)m×n，
其中，多个目标的距离-速度矩阵m，n 均为正整数，1≤i≤m，1≤j≤n，且i，j均为正整数；
步骤7，微波雷达提取距离-速度矩阵(vrij，Rij)m×n中的目标速度vrij，与恒频目标速度vrc进行比较，得到目标速度vrij与恒频目标速度vrc差值的绝对值|ΔV|ij；
步骤8，微波雷达判断目标速度vrij与恒频目标速度vrc差值的绝对值|ΔV|ij是否小于等于Δv，Δv为系统的测速精度，若是，进入步骤9，若否，返回步骤7；
步骤9，该目标速度vrij与恒频目标速度vrc匹配，该目标速度vrij与对应的目标距离Rij为真实的目标距离和目标速度，进入步骤10；
步骤10，微波雷达将恒频目标比相体制方位角度θ作为真实的目标角度上报给主控系统，将真实的目标距离和目标速度上报主控系统。
在本实施例中，主控系统为车载主控系统，微波雷达为车载微波雷达。
本发明通过两种时长的下降锯齿波实现对目标距离和目标速度的探测，然后将第一锯齿波信号段和第二锯齿波信号段测得的目标速度与恒频信号段测得的目标速度进行比较匹配，提取真实的目标速度以及对应的目标距离给主控系统，解决微波雷达测距测速过程中的距离-速度耦合问题，降低微波雷达虚警的概率。
与此同时，本发明还具有运算量小，探测精度高，利于降低成本等优点，特别是针对多目标的复杂场景，仍然具有良好的探测效果。
Claims (4)
1.一种基于改进微波波形的微波雷达测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，微波雷达发射以一个恒频信号段和两个下降锯齿波信号段为周期的改进微波波形，两个下降锯齿波信号段的时间不相等；
步骤2，微波雷达接收恒频信号段的回波信号；
步骤3，微波雷达根据恒频信号段以及恒频信号段的回波信号，计算恒频目标速度vrc，计算恒频目标速度vrc的公式为，其中，fd为目标的多普勒多普勒频率，λ是微波雷达的工作波长；
步骤4，微波雷达接收第一锯齿波信号段的回波信号以及第二锯齿波信号段的回波信号；
步骤5，微波雷达根据第一锯齿波信号段、第二锯齿波信号段以及第一锯齿波信号段的回波信号、第二锯齿波信号段的回波信号，计算目标距离R以及目标速度vr，
计算目标距离R的公式为，
计算目标速度vr的公式为，
其中，c为真空中的光速，Δf为第二锯齿波信号段的回波信号与第一锯齿波信号段的回波信号的频率差，Δf＝f3-f2，f2为第一锯齿波信号段的回波信号频率，f3为第二锯齿波信号段的回波信号频率，B为工作带宽，ΔT为第二锯齿波信号段与第一锯齿波信号段的时间差，ΔT＝T3-T2，T2为第一锯齿波信号段的时间，T3为第二锯齿波信号段的时间；
步骤6，微波雷达通过计算m×n个目标的距离和速度，构建m×n个目标的距离-速度矩阵(vrij，Rij)m×n，其中，多个目标的距离-速度矩阵m，n均为正整数，1≤i≤m，1≤j≤n，且i，j均为正整数；
步骤7，微波雷达提取距离-速度矩阵(vrij，Rij)m×n中的目标速度vrij，与恒频目标速度vrc进行比较，得到目标速度vrij与恒频目标速度vrc差值的绝对值|ΔV|ij；
步骤8，微波雷达判断目标速度vrij与恒频目标速度vrc差值的绝对值|ΔV|ij是否小于等于Δv，Δv为系统的测速精度，若是，进入步骤9，若否，返回步骤7；
步骤9，该目标速度vrij与恒频目标速度vrc匹配，该目标速度vrij与对应的目标距离Rij为真实的目标距离和目标速度。
2.根据权利要求1所述的基于改进微波波形的微波雷达测量方法，其特征在于，所述步骤1还包括以下步骤：微波雷达根据恒频信号段以及恒频信号段的回波信号，计算恒频目标比相体制方位角度θ，计算恒频目标比相体制方位角度θ的公式为， 为双通道回波相位差，d为接收阵元间距。
3.根据权利要求1所述的基于改进微波波形的微波雷达测量方法，其特征在于，还包括设于步骤9之后的步骤10，微波雷达将恒频目标比相体制方位角度θ作为真实的目标角度上报给主控系统，将真实的目标距离和目标速度上报主控系统。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于改进微波波形的微波雷达测量方法，其特征在于，所述微波雷达根据测距范围以及测速精度，设定恒频信号段的时间T1。
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