CN110320509A - 一种毫米波雷达目标检测方法及系统 - Google Patents

一种毫米波雷达目标检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种毫米波雷达目标检测方法及系统。方法包括：获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号；根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型；根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值；根据所述噪声功率估计值，确定门限值；选取所述门限值与设定经验门限值之间的数值较大的值作为判断目标的最终门限值。本发明的方法或系统能够降低背景的虚警概率。

Description

一种毫米波雷达目标检测方法及系统
技术领域
本发明涉及雷达检测领域，特别是涉及一种毫米波雷达目标检测方法及系统。
背景技术
三角波雷达在多个目标情况下会得到多个扫描频率，也无法对目标速度和位置形成一一对应关系，对于城市轨道环境，只要检测到障碍物应立即告警，因此无需考虑多目标距离-速度匹配问题。同时，由于列车车载雷达本身具有一定速度，且障碍物相对于列车的运动状态未知，因此难以通过传统的动目标检测(如MTD或MTI)抑制静止杂波的方法去除背景干扰，因此目标的速度信息不是本装置的有效信息。但正由于不能通过传统手段抑制背景杂波，所以环境中轨道、地面和护栏等物体回波极易造成虚警。
发明内容
本发明的目的是提供一种毫米波雷达目标检测方法及系统，能够降低背景的虚警概率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种毫米波雷达目标检测方法，包括：
获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；
将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号；
根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型；
根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值；
根据所述噪声功率估计值，确定门限值；
选取所述门限值与设定经验门限值之间的数值较大的值作为判断目标的最终门限值。
可选的，所述获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号，具体包括：
获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；
所述发射信号表达式为：
所述回波信号表达式为：
其中，A0、和f0分别表示发射信号的幅值、初始相位和频率，调频斜率μ＝B/T，B为调频带宽，T为调频时宽，Kr为反射因子，为目标反射附加相移，τ(t)为瞬时回波时延。
可选的，所述将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号，具体包括：
将所述发射信号和回波信号进行混频和低通滤波处理，得到上扫频复差信号和下扫频复差信号；
所述上扫频复差信号表达式为：
所述下扫频复差信号表达式为：
其中，和分别表示回波上、下扫频复差信号频率，和分别表示回波上、下扫频复差信号相位。。
可选的，所述根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型，具体包括：
根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型
其中，c为光速。
可选的，所述根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值，具体包括：
根据所述距离谱函数模型，确定参考窗的统计平均值、方差和算术平均值；
根据所述参考窗的统计平均值、方差和算术平均值采用公式确定噪声功率估计值；
其中，为参考窗的统计平均值，为参考窗的方差，是半个参考窗的算术平均值。
可选的，所述根据所述噪声功率估计值，确定门限值，具体包括：
根据所述噪声功率估计值采用公式确定门限值的乘积因子αGO；
根据所述门限值的乘积因子和前后导窗参考单元和，确定门限值；
其中，αGO为门限值的乘积因子，N为采样点数，k为累加运算里面的累加值。
一种毫米波雷达目标检测系统，包括：
获取模块，用于获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；
处理模块，用于将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号；
距离谱确定模块，用于根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型；
噪声功率估计值确定模块，用于根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值；
门限值确定模块，用于根据所述噪声功率估计值，确定门限值；
最终门限值选取模块，用于选取所述门限值与设定经验门限值之间的数值较大的值作为判断目标的最终门限值。
可选的，所述距离谱确定模块，具体包括：
距离谱函数模型确定单元，用于根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型：
其中，和分别表示回波上、下扫频复差信号频率，μ为调频斜率，c为光速。
可选的，所述噪声功率估计值确定模块，具体包括：
参考窗参数确定单元，用于根据所述距离谱函数模型，确定参考窗的统计平均值、方差和算术平均值；
噪声功率估计值确定单元，用于根据所述参考窗的统计平均值、方差和算术平均值采用公式确定噪声功率估计值；
其中，为参考窗的统计平均值，为参考窗的方差，是半个参考窗的算术平均值。
可选的，所述门限值确定模块，具体包括：
门限值的乘积因子确定单元，用于根据所述噪声功率估计值采用公式确定门限值的乘积因子αGO；
门限值确定单元，用于根据所述门限值的乘积因子和前后导窗参考单元和，确定门限值；
其中，αGO为门限值的乘积因子，N为采样点数，k为累加运算里面的累加值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种毫米波雷达目标检测方法，获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号；根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型；根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值；根据所述噪声功率估计值，确定门限值；选取所述门限值与设定经验门限值之间的数值较大的值作为判断目标的最终门限值。本发明的方法能够降低背景的虚警概率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明毫米波雷达目标检测方法流程图；
图2为本发明毫米波雷达目标检测系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种毫米波雷达目标检测方法及系统，能够降低背景的虚警概率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明毫米波雷达目标检测方法流程图。如图1所示，一种毫米波雷达目标检测方法包括：
步骤101：获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；
所述发射信号表达式为：
所述回波信号表达式为：
其中，A0、和f0分别表示发射信号的幅值、初始相位和频率，调频斜率μ＝B/T，B为调频带宽，T为调频时宽，Kr为反射因子，为目标反射附加相移，τ(t)为瞬时回波时延。
步骤102：将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号，具体包括：
将所述发射信号和回波信号进行混频和低通滤波处理，得到上扫频复差信号和下扫频复差信号；
所述上扫频复差信号表达式为：
所述下扫频复差信号表达式为：
其中，和分别表示回波上、下扫频复差信号频率，和分别表示回波上、下扫频复差信号相位。
步骤103：根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型；
距离谱函数模型的表达式如下：
其中，c为光速。
步骤104：根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值，具体包括：
根据所述距离谱函数模型，确定参考窗的统计平均值、方差和算术平均值；
根据所述参考窗的统计平均值、方差和算术平均值采用公式确定噪声功率估计值；
其中，为参考窗的统计平均值，为参考窗的方差，是半个参考窗的算术平均值。
步骤105：根据所述噪声功率估计值，确定门限值，具体包括：
根据所述噪声功率估计值采用公式确定门限值的乘积因子αGO；
根据所述门限值的乘积因子和前后导窗参考单元和，确定门限值αGO·∑AB，其中∑A是前导窗参考单元之和，∑B是后导窗参考单元之和；
其中，αGO为门限值的乘积因子，N为采样点数，k为累加运算里面的累加值。
步骤106：选取所述门限值与设定经验门限值之间的数值较大的值作为判断目标的最终门限值；
在通常情况下采用经验门限，当出现背景回波功率谱较大的情况，选择计算的门限值作为门限，从而减少背景的虚警概率。
图2为本发明毫米波雷达目标检测系统结构图。如图2所示，一种毫米波雷达目标检测系统包括：
获取模块201，用于获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；
处理模块202，用于将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号；
距离谱确定模块203，用于根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型；
噪声功率估计值确定模块204，用于根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值；
门限值确定模块205，用于根据所述噪声功率估计值，确定门限值；
最终门限值选取模块206，用于选取所述门限值与设定经验门限值之间的数值较大的值作为判断目标的最终门限值。
所述距离谱确定模块203，具体包括：
距离谱函数模型确定单元，用于根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型：
其中，和表示回波上、下扫频复差信号频率，μ为调频斜率，c为光速。
所述噪声功率估计值确定模块204，具体包括：
参考窗参数确定单元，用于根据所述距离谱函数模型，确定参考窗的统计平均值、方差和算术平均值；
噪声功率估计值确定单元，用于根据所述参考窗的统计平均值、方差和算术平均值采用公式确定噪声功率估计值；
其中，为参考窗的统计平均值，为参考窗的方差，是半个参考窗的算术平均值。
所述门限值确定模块205，具体包括：
门限值的乘积因子确定单元，用于根据所述噪声功率估计值采用公式确定门限值的乘积因子αGO；
门限值确定单元，用于根据所述门限值的乘积因子和前后导窗参考单元和，确定门限值；
其中，αGO为门限值的乘积因子，N为采样点数，k为累加运算里面的累加值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种毫米波雷达目标检测方法，其特征在于，包括：
获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；
将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号；
根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型；
根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值；
根据所述噪声功率估计值，确定门限值；
选取所述门限值与设定经验门限值之间的数值较大的值作为判断目标的最终门限值。
2.根据权利要求1所述的毫米波雷达目标检测方法，其特征在于，所述获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号，具体包括：
获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；
所述发射信号表达式为：
所述回波信号表达式为：
其中，A0、和f0分别表示发射信号的幅值、初始相位和频率，μ＝B/T，μ为调频斜率，B为调频带宽，T为调频时宽，Kr为反射因子，为目标反射附加相移，τ(t)为瞬时回波时延。
3.根据权利要求1所述的毫米波雷达目标检测方法，其特征在于，所述将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号，具体包括：
将所述发射信号和回波信号进行混频和低通滤波处理，得到上扫频复差信号和下扫频复差信号；
所述上扫频复差信号表达式为：
所述下扫频复差信号表达式为：
其中，和分别表示回波上、下扫频复差信号频率，和分别表示回波上、下扫频复差信号相位。
4.根据权利要求1所述的毫米波雷达目标检测方法，其特征在于，所述根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型，具体包括：
根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型其中，c为光速。
5.根据权利要求1所述的毫米波雷达目标检测方法，其特征在于，所述根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值，具体包括：
根据所述距离谱函数模型，确定参考窗的统计平均值、方差和算术平均值；
根据所述参考窗的统计平均值、方差和算术平均值采用公式确定噪声功率估计值；
其中，为参考窗的统计平均值，为参考窗的方差，是半个参考窗的算术平均值。
6.根据权利要求1所述的毫米波雷达目标检测方法，其特征在于，所述根据所述噪声功率估计值，确定门限值，具体包括：
根据所述噪声功率估计值采用公式确定门限值的乘积因子αGO；
根据所述门限值的乘积因子和前后导窗参考单元和，确定门限值；
其中，αGO为门限值的乘积因子，N为采样点数，k为累加运算里面的累加值。
7.一种毫米波雷达目标检测系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取毫米波雷达上扫频发射信号和回波信号；
处理模块，用于将所述发射信号和回波信号进行处理，得到扫频复差信号；
距离谱确定模块，用于根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型；
噪声功率估计值确定模块，用于根据所述距离谱函数模型，确定噪声功率估计值；
门限值确定模块，用于根据所述噪声功率估计值，确定门限值；
最终门限值选取模块，用于选取所述门限值与设定经验门限值之间的数值较大的值作为判断目标的最终门限值。
8.根据权利要求7所述的毫米波雷达目标检测系统，其特征在于，所述距离谱确定模块，具体包括：
距离谱函数模型确定单元，用于根据所述扫频复差信号，确定雷达目标的距离谱函数模型：
其中，和分别表示回波上、下扫频复差信号频率，μ为调频斜率，c为光速。
9.根据权利要求7所述的毫米波雷达目标检测系统，其特征在于，所述噪声功率估计值确定模块，具体包括：
参考窗参数确定单元，用于根据所述距离谱函数模型，确定参考窗的统计平均值、方差和算术平均值；
噪声功率估计值确定单元，用于根据所述参考窗的统计平均值、方差和算术平均值采用公式确定噪声功率估计值；
其中，为参考窗的统计平均值，为参考窗的方差，是半个参考窗的算术平均值。
10.根据权利要求7所述的毫米波雷达目标检测系统，其特征在于，所述门限值确定模块，具体包括：
门限值的乘积因子确定单元，用于根据所述噪声功率估计值采用公式确定门限值的乘积因子αGO；
门限值确定单元，用于根据所述门限值的乘积因子和前后导窗参考单元和，确定门限值；
其中，αGO为门限值的乘积因子，N为采样点数，k为累加运算里面的累加值。
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