CN110873877B - 目标运动轨迹的确定方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种目标运动轨迹的确定方法及装置，该方法包括：获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号；对发射信号和第一回波信号进行相干运算，确定发射信号和第一回波信号之间的差拍信号；对差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定目标的初始位置；对差拍信号进行短时傅里叶变换，确定目标的径向速度；根据第一回波信号的频移和第二回波信号的频移，计算第一回波信号和第二回波信号之间的差频信号；根据差频信号，确定目标的切向速度；将初始位置、径向速度和切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收卡尔曼滤波器输出的目标的运动轨迹。本发明提供的目标运动轨迹的确定方法及装置，可实现无人机运动轨迹的监控。

Description

目标运动轨迹的确定方法及装置
技术领域
本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种目标运动轨迹的确定方法及装置。
背景技术
目前，随着智慧交通、无人物流等行业的蓬勃发展，无人机等相关设备在人们的生活中越来越普遍。然而，公众对于无人机由于意外操作或不正当使用引起的安全隐患的担忧也与日俱增。因此，对于目标区域内的无人机的实时监测和航迹跟踪是十分必要的。
现有的目标区域内航迹跟踪方法，通常采用采用传统雷达进行监测与跟踪，然而由于小型无人机具有散射面积小、低空、低速的特点，对此类目标的检测和跟踪难度较大。另外，部分无人机存在复杂多变的运动路径，难以用可行的数学模型进行描述，增加了跟踪的难度。因此，传统的采用传统雷达的目标运动轨迹的确定方法可能无法监控无人机的运动轨迹。
发明内容
本发明提供一种目标运动轨迹的确定方法及装置，以解决现有技术中无法监控无人机的运动轨迹的问题。
本发明的第一个方面提供一种目标运动轨迹的确定方法，包括：获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号，所述第一回波信号为所述雷达的第一接收天线接收到的目标所反射的所述发射信号，所述第二回波信号为所述雷达的第二接收天线接收到的目标所反射的所述发射信号；
对所述发射信号和所述第一回波信号进行相干运算，确定所述发射信号和所述第一回波信号之间的差拍信号；
对所述差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定所述目标的初始位置；
对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述目标的径向速度；
根据所述第一回波信号的频移和所述第二回波信号的频移，计算所述第一回波信号和所述第二回波信号之间的差频信号；
根据所述差频信号，确定所述目标的切向速度；
将所述初始位置、所述径向速度和所述切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收所述卡尔曼滤波器输出的所述目标的运动轨迹。
可选的，所述对所述差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定所述目标的初始位置，包括：
对所述差拍信号进行快时间快速傅里叶变换，确定所述差拍信号的第一频移；
对所述差拍信号进行慢时间快速傅里叶变换，确定所述差拍信号的第二频移；
根据所述第一频移和所述第二频移，生成所述目标的距离速度图；
对所述距离速度图进行峰值检测，并将所述距离速度图中的峰值对应的位置作为所述目标的初始位置。
可选的，在所述将所述距离速度图中的峰值对应的位置作为所述目标的初始位置之前，还包括：
若所述峰值大于等于预设的峰值阈值，则确定所述距离速度图中存在所述目标。
可选的，所述对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述目标的径向速度，包括：
对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述差拍信号的第三频移；
利用公式
Figure BDA0002040011980000021
计算所述目标的径向速度；
其中，vr为径向速度，c为光速，fd为所述第三频移，f0为载波中心频率。
可选的，所述根据所述差频信号，确定所述目标的切向速度，包括：
利用公式
Figure BDA0002040011980000022
计算所述目标的切向速度；
其中，ω为切向速度，D为接收天线基线距离，fa为差频信号，λts为t＝ts+nT时刻对应的雷达载波波长，T为扫频周期。
可选的，在所述接收所述卡尔曼滤波器输出的所述目标的运动轨迹之后，还包括：
根据所述运动轨迹对所述目标进行跟踪。
本发明的第二个方面提供一种目标运动轨迹的确定装置，包括：
获取模块，用于获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号，所述第一回波信号为所述雷达的第一接收天线接收到的目标所反射的所述发射信号，所述第二回波信号为所述雷达的第二接收天线接收到的目标所反射的所述发射信号；
差拍信号确定模块，用于对所述发射信号和所述第一回波信号进行相干运算，确定所述发射信号和所述第一回波信号之间的差拍信号；
初始位置确定模块，用于对所述差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定所述目标的初始位置；
径向速度确定模块，用于对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述目标的径向速度；
差频信号计算模块，用于根据所述第一回波信号的频移和所述第二回波信号的频移，计算所述第一回波信号和所述第二回波信号之间的差频信号；
切向速度确定模块，用于根据所述差频信号的频率，确定所述目标的切向速度；
运动轨迹确定模块，用于将所述初始位置、所述径向速度和所述切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收所述卡尔曼滤波器输出的所述目标的运动轨迹。
可选的，所述初始位置确定模块，具体用于对所述差拍信号进行快时间快速傅里叶变换，确定所述差拍信号的第三频移；对所述差拍信号进行慢时间快速傅里叶变换，确定所述差拍信号的第四频移；根据所述第三频移和所述第四频移，生成所述目标的距离速度图；对所述距离速度图进行峰值检测并提取所述距离速度图中的峰值；将所述峰值对应的位置作为所述目标的初始位置。
可选的，所述初始位置确定模块，还用于若所述峰值大于等于预设的峰值阈值，则确定所述距离速度图中存在所述目标。
可选的，所述径向速度确定模块，具体用于对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述差拍信号的第五频移；利用公式
Figure BDA0002040011980000031
计算所述目标的径向速度；其中，vr为径向速度，c为光速，fd为第五频移，f0为载波中心频率。
可选的，所述切向速度确定模块，具体用于利用公式
Figure BDA0002040011980000041
计算所述目标的切向速度；其中，ω为切向速度，D为接收天线基线距离，fa为差频信号，
Figure BDA0002040011980000042
为t＝ts+nT时刻对应的雷达载波波长，T为扫频周期。
可选的，还包括：
跟踪模块，用于根据所述运动轨迹对所述目标进行跟踪。
本发明的第三个方面提供一种电子设备，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用并执行所述存储器中的程序指令，执行第一方面所述的方法步骤。
本发明的第四个方面提供一种存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行第一方面任一项所述的方法。
本发明提供的目标运动轨迹的确定方法及装置，通过获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号，确定出发射信号和第一回波信号之间的差拍信号，以及确定第一回波信号和第二回波信号之间的差频信号；随后，根据差拍信号和差频信号分别确定出目标的初始位置、径向速度和切向速度；最后，将初始位置、径向速度和切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收卡尔曼滤波器输出的目标的运动轨迹。通过该方式，能够对目标进行精确的检测和跟踪，为无人机监控系统提供了关键技术，实现了无人机的运动轨迹的监控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明提供的一种目标运动轨迹的确定方法的应用场景示意图；
图2为本发明提供的一种目标运动轨迹的确定方法的流程示意图；
图3为本发明提供的一种调频连续波相干雷达的回波信号示意图；
图4为本发明提供的另一种目标运动轨迹的确定方法的流程示意图；
图5为本发明提供的一种发射信号、回波信号和差拍信号的时域波形图；
图6为本发明提供的再一种目标运动轨迹的确定方法的流程示意图；
图7为本发明提供的一种无人机跟踪原理示意图；
图8为本发明提供的一种目标运动轨迹的确定装置的结构示意图；
图9为本发明提供的另一种目标运动轨迹的确定装置的结构示意图；
图10为本发明提供的再一种目标运动轨迹的确定装置的结构示意图。
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作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。
在现有技术中，目标区域内航迹，通常采用采用传统雷达进行监测与跟踪。
然而由于小型无人机具有散射面积小、低空、低速的特点，对此类目标的检测和跟踪难度较大。另外，部分无人机存在复杂多变的运动路径，难以用可行的数学模型进行描述，增加了跟踪的难度。因此，传统的采用传统雷达的目标运动轨迹的确定方法无法监控无人机的运动轨迹。
考虑到上述问题，本发明提供了一种目标运动轨迹的确定方法，通过获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号，确定出发射信号和所述第一回波信号之间的差拍信号，以及确定第一回波信号和所述第二回波信号之间的差频信号；随后，根据差拍信号和差频信号分别确定出目标的初始位置、径向速度和切向速度；最后，将所述初始位置、所述径向速度和所述切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收所述卡尔曼滤波器输出的所述目标的运动轨迹。通过该方式，能够对目标进行较精确的检测和跟踪，为无人机监控系统提供了关键技术，实现了无人机的运动轨迹的监控。
下述申请实施例以无人机作为目标，来对本申请实施例提供的目标运动轨迹的确定方法进行说明和解释。图1为本发明提供的一种目标运动轨迹的确定方法的应用场景示意图。在该场景中，调频连续波雷达11的发射天线发出发射信号，调频连续波雷达11的两路接收天线分别接收发射信号经无人机13反射后的第一回波信号和第二回波信号；随后，终端12从调频连续波雷达11处获取上述的发射信号、第一回波信号以及第二回波信号，并采用本发明提供的目标运动轨迹的确定方法，确定出无人机13的运动轨迹。其中，终端12可例如：计算机、手机、平板电脑等。
可以理解，本申请实施例提供的方法，不仅可以用于确定无人机的运动轨迹，可以适用于确定任一物体的运动轨迹。
下面以集成或安装有相关执行代码的终端为例，以具体地实施例对本申请实施例的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图2为本发明提供的一种目标运动轨迹的确定方法的流程示意图。本实施例涉及的是终端如何对调频连续波雷达的信号进行处理，进而确定目标运动轨迹的具体过程。如图2所示，该方法包括：
S101、获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号。
调频连续波雷达，可以是一种发射频率受特定信号调制的连续波雷达。
其中，第一回波信号为雷达的第一接收天线接收到的目标所反射的发射信号，第二回波信号为雷达的第二接收天线接收到的目标所反射的发射信号。
在本步骤中，发射信号具体可以为线性调频波信号，连续调频连续波雷达的发射天线发射线性调频波信号，该信号经由目标反射后，形成第一回波信号和第二回波信号，并由雷达的第一接收天线和第二接收天线接收。
具体的，当调频连续波雷达发出的连续线性调频波载波频率为f0，带宽为B，扫频周期为T时，则发射信号可以通过公式(1)表示，公式(1)具体如下：
Figure BDA0002040011980000061
其中，ts＝t-nT是从第n次扫频开始的时间，
Figure BDA0002040011980000062
为调频斜率，f0为载频，B为带宽，T为扫频周期，j为虚数单位。
图3为本发明提供的一种调频连续波相干雷达的回波信号示意图。如图3所示，对于单个目标，第一回波信号和第二回波信号可以表示为经过延迟τ后的发射信号，设第一接收天线和第二接收天线之间的间距为D，第一回波信号具体可表示为公式(2)，第二回波信号具体可表示为公式(3)：
Figure BDA0002040011980000071
Figure BDA0002040011980000072
其中，延迟
Figure BDA0002040011980000073
与目标相对雷达的距离R及径向速度vr有关，时延
Figure BDA0002040011980000074
Figure BDA0002040011980000075
为雷达回波到达接收天线的波达角。
S102、对发射信号和第一回波信号进行相干运算，确定发射信号和第一回波信号之间的差拍信号。
在本步骤中，对收到的第一回波信号与发射信号进行相干运算，可以根据调频连续波雷达的原理，将第一回波信号与发射信号相乘，得到如公式(4)所示的差拍信号，公式(4)具体如下：
Figure BDA0002040011980000076
其中，λ为载波波长。
S103、对差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定目标的初始位置。
在本步骤中，可以对公式(4)中求得的差拍信号分别进行快时间快速傅里叶变换和慢时间快速傅里叶变换，随后再根据两次傅里叶变换求出的频移绘制目标的距离速度图，并从距离速度图中确定目标的初始位置。
S104、对差拍信号进行短时傅里叶变换，确定目标的径向速度。
在本步骤中，调频连续波雷达雷达信号的降采样使采样周期ts与扫频周期T相同，因此，对于由公式(4)确定的差拍信号可以进行短时傅里叶变换，并提取峰值作为目标运动引起的第三频移。
随后，可以利用公式(5)计算所述目标的径向速度，公式(5)具体如下：
Figure BDA0002040011980000077
其中，vr为径向速度，c为光速，fd为所述第三频移，f0为载波中心频率。
S105、根据第一回波信号的频移和第二回波信号的频移，计算第一回波信号和第二回波信号之间的差频信号。
在本步骤中，由于相干信号的时频谱存在较强的低频分量，会对目标产生的信号产生干扰，因此可通过两路回波信号之间的差频信号代替对时频谱峰值的提取。即，通过公式(6)计算第一回波信号和第二回波信号之间的差频信号，公式(6)具体如下：
fa＝fd1-fd2 (6)
其中，fa为差频信号，fd1为第一回波信号的频移，fd2为第二回波信号的频移。
S106、根据差频信号，确定目标的切向速度。
在步骤中，在公式(6)确定差频信号的基础上，可以利用公式(7)计算目标的切向速度，公式(7)具体如下：
Figure BDA0002040011980000081
其中，ω为切向速度，D为接收天线基线距离，fa为差频信号，
Figure BDA0002040011980000082
为t＝ts+nT时刻对应的雷达载波波长，T为扫频周期。
S107、将初始位置、径向速度和切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收卡尔曼滤波器输出的目标的运动轨迹。
在本步骤中，基于目标的初始位置以及径向速度vr、切向角速度ω，通过卡尔曼滤波器，可以得到目标的轨迹估计。应用卡尔曼滤波器对目标轨迹进行估计的方法如下：
令目标在k时刻的状态如公式(8)：
Figure BDA0002040011980000083
状态的估计可如公式(9)：
Figure BDA0002040011980000084
由于系统无控制输入，k时刻的状态可表示如公式(10)：
xk＝Fxk-1+v (10)
其中，v为以Q为协方差的过程噪声，状态转移矩阵
Figure BDA0002040011980000085
在连续白噪声加速过程中，协方差矩阵Q需满足公式(11)，公式(11)具体如下：
Figure BDA0002040011980000091
其中，t为采样间隔，q由目标的运动特征决定。基于前一个状态的状态预测可以如公式(12):
Figure BDA0002040011980000092
其协方差如公式(13)：
Pk|k-1＝FPk-1FT+Q (13)
其中，Pk-1为估计误差。
该状态由测量值更新，其观测矩阵
Figure BDA0002040011980000093
最优卡尔曼增益如公式(14)：
Kk＝Pk|k-1HT(HPk|k-1HT+R)-1 (14)
其中，
Figure BDA0002040011980000094
为观测噪声协方差矩阵，rr为径向速度观测噪声方差。更新的状态预测值为如公式(15)：
Figure BDA0002040011980000095
其中，Zk＝(ωk,vrr)T为k时刻的测量值。最后，协方差估计值更新如公式(16)：
Figure BDA0002040011980000096
重复以上过程，即可得到目标的运动轨迹。
本实施例提供的目标运动轨迹的确定方法及装置，通过获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号，确定出发射信号和第一回波信号之间的差拍信号，以及确定第一回波信号和第二回波信号之间的差频信号；随后，根据差拍信号和差频信号分别确定出目标的初始位置、径向速度和切向速度；最后，将初始位置、径向速度和切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收卡尔曼滤波器输出的目标的运动轨迹。通过该方式，能够对目标进行精确的检测和跟踪，为无人机监控系统提供了关键技术，实现了无人机的运动轨迹的监控。
下面对差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定目标的初始位置进行说明。图4为本发明提供的一种目标运动轨迹的确定方法的流程示意图。本实施例涉及的是终端如何对差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定目标的初始位置的具体过程。在图2的基础上，如图4所示，该方法包括：
S201、获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号。
S202、对发射信号和第一回波信号进行相干运算，确定发射信号和第一回波信号之间的差拍信号。
步骤S201-S202的技术名词、技术效果、技术特征，以及可选实施方式，可参照图2所示的步骤S101-S102理解，对于重复的内容，在此不再累述。
S203、对差拍信号进行快时间快速傅里叶变换，确定差拍信号的第一频移。
图5为本发明提供的一种发射信号、回波信号和差拍信号的时域波形图。根据上述的公式(4)和图5可知，在第N个脉冲重复周期内，对差拍信号进行快时间快速傅里叶变换，可以确定差拍信号的第一频移为
Figure BDA0002040011980000101
S204、对差拍信号进行慢时间快速傅里叶变换，确定差拍信号的第二频移。
在本步骤中，根据上述的公式(4)和图5可知，在第N个脉冲重复周期内，对差拍信号进行慢时间快速傅里叶变换，可以确定差拍信号的第二频移为
Figure BDA0002040011980000102
S205、根据第一频移和第二频移，生成目标的距离速度图；
通常情况下，在同一脉冲重复周期内，目标被认为处于同一个距离门内，则目标与雷达的距离可以如公式(17)所示：
R(t)＝R(nT)＝R0+vrnT (17)
其中，R为目标与雷达的距离。
根据第一频移为
Figure BDA0002040011980000103
差拍信号的第二频移为
Figure BDA0002040011980000104
以及公式(17)，可以确定距离速度关系，进而生成目标的距离速度图。
S206、对距离速度图进行峰值检测，并将距离速度图中的峰值对应的位置作为目标的初始位置。
在本步骤中，对距离速度图可以进行峰值检测，若距离速度图中的峰值大于等于预设的峰值阈值，则确定距离速度图中存在目标，则将峰值对应的位置作为目标的初始位置，若距离速度图中的峰值小于预设的峰值阈值，确定调频连续波雷达为探测到目标。
S207、对差拍信号进行短时傅里叶变换，确定目标的径向速度。
S208、根据第一回波信号的频移和第二回波信号的频移，计算第一回波信号和第二回波信号之间的差频信号。
S209、根据差频信号，确定目标的切向速度。
S210、将初始位置、径向速度和切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收卡尔曼滤波器输出的目标的运动轨迹。
步骤S207-S210的技术名词、技术效果、技术特征，以及可选实施方式，可参照图2所示的步骤S104-S107理解，对于重复的内容，在此不再累述。
本实施例提供的目标运动轨迹的确定方法及装置，通过获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号，确定出发射信号和第一回波信号之间的差拍信号，以及确定第一回波信号和第二回波信号之间的差频信号；随后，根据差拍信号和差频信号分别确定出目标的初始位置、径向速度和切向速度；最后，将初始位置、径向速度和切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收卡尔曼滤波器输出的目标的运动轨迹。通过该方式，能够对目标进行精确的检测和跟踪，为无人机监控系统提供了关键技术，实现了无人机的运动轨迹的监控。
无人机的跟踪通常是基于无人机的初始位置和二维速度实现的。上述实施例以对无人机的运动轨迹确认进行了说明，在此基础上，还可以通过无人机的运动轨迹确定初始位置和二维速度，进而实现对无人机的跟踪，下面对根据运动轨迹对目标进行跟踪进行说明。
图6为本发明提供的再一种目标运动轨迹的确定方法的流程示意图。本实施例涉及的是终端在确定目标的运动轨迹后如何对目标进行追踪的具体过程。在上述实施例的基础上，如图6所示，该方法还包括：
S308、根据运动轨迹对目标进行跟踪。
图7为本发明提供的一种无人机跟踪原理示意图。如图7所示，目标沿某条曲线轨迹运动，其在t＝0时刻初始位置为R0。当雷达波束很窄时，可以认为目标处在雷达视线(level of service，LoS)方向上。目标的线速度v描述了其位置变化率，可以分解为沿LoS的径向速度vr和垂直于LoS的切向速度vt，其中，vt对应的角速度为ω。当测量的时间间隔足够段时，目标的瞬时速度即可在有一定测量误差的情况下代替在一个测量周期内，从而实现得到目标轨迹。因此，结合目标的初始位置。可以对目标的下一时刻的位置进行预测，从而达到对目标进行跟踪的目的。当目标的运动轨迹超出预设范围或者即将超出预设范围时，还可以发出警报，进行提醒。
本实施例提供的目标运动轨迹的确定方法及装置，通过目标当前的运动轨迹确定目标的当前位置，通过目标的二维速度，对目标进行运动轨迹的预测，最后，结合目标的当前的运动轨迹、当前位置以及预测的运动轨迹对目标进行跟踪，可以实现对目标的复杂运动轨迹进行的实时监控。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图8为本发明提供的一种目标运动轨迹的确定装置的结构示意图。该目标运动轨迹的确定装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现，可以为前述所说的终端。
如图8所示，该目标运动轨迹的确定装置40包括：获取模块41、差拍信号确定模块42、初始位置确定模块43、径向速度确定模块44、差频信号计算模块45、切向速度确定模块46和运动轨迹确定模块47。
获取模块41，用于获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号，第一回波信号为雷达的第一接收天线接收到的目标所反射的发射信号，第二回波信号为雷达的第二接收天线接收到的目标所反射的发射信号；
差拍信号确定模块42，用于对发射信号和第一回波信号进行相干运算，确定发射信号和第一回波信号之间的差拍信号；
初始位置确定模块43，用于对差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定目标的初始位置；
其中，初始位置确定模块43，具体用于对差拍信号进行快时间快速傅里叶变换，确定差拍信号的第三频移；对差拍信号进行慢时间快速傅里叶变换，确定差拍信号的第四频移；根据第三频移和第四频移，生成目标的距离速度图；对距离速度图进行峰值检测并提取距离速度图中的峰值；将峰值对应的位置作为目标的初始位置。
初始位置确定模块43，还用于若峰值大于等于预设的峰值阈值，则确定距离速度图中存在目标。
径向速度确定模块44，用于对差拍信号进行短时傅里叶变换，确定目标的径向速度；
径向速度确定模块44，具体用于对差拍信号进行短时傅里叶变换，确定差拍信号的第五频移；利用公式
Figure BDA0002040011980000131
计算目标的径向速度；其中，vr为径向速度，c为光速，fd为第五频移，f0为载波中心频率。
差频信号计算模块45，用于根据第一回波信号的频移和第二回波信号的频移，计算第一回波信号和第二回波信号之间的差频信号；
切向速度确定模块46，用于根据差频信号，确定目标的切向速度；
切向速度确定模块46，具体用于利用公式
Figure BDA0002040011980000132
计算目标的切向速度；其中，ω为切向速度，D为接收天线基线距离，fa为差频信号，
Figure BDA0002040011980000133
为t＝ts+nT时刻对应的雷达载波波长，T为扫频周期。
运动轨迹确定模块47，用于将初始位置、径向速度和切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收卡尔曼滤波器输出的目标的运动轨迹。
本发明提供的目标运动轨迹的确定装置，可以执行上述方法实施例中服务器的动作，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图9为本发明提供的另一种目标运动轨迹的确定装置的结构示意图。该目标运动轨迹的确定装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现，可以为前述所说的终端。
在图8的基础上，如图9所示，该目标运动轨迹的确定装置40还包括：
跟踪模块48，用于根据运动轨迹对目标进行跟踪。
本发明提供的目标运动轨迹的确定装置，可以执行上述方法实施例中服务器的动作，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
本发明提供的目标运动轨迹的确定装置，可以执行上述图1-3所示的方法实施例，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
图10为本发明提供的再一种目标运动轨迹的确定装置的结构示意图。如图10所示，该目标运动轨迹的确定装置可以包括：至少一个处理器21和存储器22。图10示出的是以一个处理器为例的电子设备。
存储器22，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。
存储器22可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
处理器21用于执行存储器22存储的计算机执行指令，以实现显卡驱动方法。
其中，处理器21可能是一个中央处理器(central processing unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
可选的，在具体实现上，如果通信接口、存储器22和处理器21独立实现，则通信接口、存储器22和处理器21可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(peripheral component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(extended industrystandard architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果通信接口、存储器22和处理器21集成在一块芯片上实现，则通信接口、存储器22和处理器21可以通过内部接口完成通信。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random accessmemory，RAM)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，具体的，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，程序指令用于上述实施例中的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种目标运动轨迹的确定方法，其特征在于，包括：
获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号，所述第一回波信号为所述雷达的第一接收天线接收到的目标所反射的所述发射信号，所述第二回波信号为所述雷达的第二接收天线接收到的目标所反射的所述发射信号；
对所述发射信号和所述第一回波信号进行相干运算，确定所述发射信号和所述第一回波信号之间的差拍信号；
对所述差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定所述目标的初始位置；
对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述目标的径向速度；
根据所述第一回波信号的频移和所述第二回波信号的频移，计算所述第一回波信号和所述第二回波信号之间的差频信号；
根据所述差频信号，确定所述目标的切向速度；
将所述初始位置、所述径向速度和所述切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收所述卡尔曼滤波器输出的所述目标的运动轨迹；
其中，所述对所述差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定所述目标的初始位置，包括：
对所述差拍信号进行快时间快速傅里叶变换，确定所述差拍信号的第一频移；
对所述差拍信号进行慢时间快速傅里叶变换，确定所述差拍信号的第二频移；
根据所述第一频移和所述第二频移，生成所述目标的距离速度图；
对所述距离速度图进行峰值检测，并将所述距离速度图中的峰值对应的位置作为所述目标的初始位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将所述距离速度图中的峰值对应的位置作为所述目标的初始位置之前，还包括：
若所述峰值大于等于预设的峰值阈值，则确定所述距离速度图中存在所述目标。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述目标的径向速度，包括：
对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述差拍信号的第三频移；
利用公式
Figure FDA0002969249720000021
计算所述目标的径向速度；
其中，vr为径向速度，c为光速，fd为所述第三频移，f0为载波中心频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述差频信号，确定所述目标的切向速度，包括：
利用公式
Figure FDA0002969249720000022
计算所述目标的切向速度；
其中，ω为切向速度，D为接收天线基线距离，fa为差频信号，
Figure FDA0002969249720000023
为t＝ts+nT时刻对应的雷达载波波长，T为扫频周期。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接收所述卡尔曼滤波器输出的所述目标的运动轨迹之后，还包括：
根据所述运动轨迹对所述目标进行跟踪。
6.一种目标运动轨迹的确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取调频连续波雷达的发射信号、第一回波信号和第二回波信号，所述第一回波信号为所述雷达的第一接收天线接收到的目标所反射的所述发射信号，所述第二回波信号为所述雷达的第二接收天线接收到的目标所反射的所述发射信号；
差拍信号确定模块，用于对所述发射信号和所述第一回波信号进行相干运算，确定所述发射信号和所述第一回波信号之间的差拍信号；
初始位置确定模块，用于对所述差拍信号进行二维快速傅里叶变换，确定所述目标的初始位置；
径向速度确定模块，用于对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述目标的径向速度；
差频信号计算模块，用于根据所述第一回波信号的频移和所述第二回波信号的频移，计算所述第一回波信号和所述第二回波信号之间的差频信号；
切向速度确定模块，用于根据所述差频信号，确定所述目标的切向速度；
运动轨迹确定模块，用于将所述初始位置、所述径向速度和所述切向速度输入卡尔曼滤波器，并接收所述卡尔曼滤波器输出的所述目标的运动轨迹；
其中，所述初始位置确定模块，具体用于对所述差拍信号进行快时间快速傅里叶变换，确定所述差拍信号的第三频移；对所述差拍信号进行慢时间快速傅里叶变换，确定所述差拍信号的第四频移；根据所述第三频移和所述第四频移，生成所述目标的距离速度图；对所述距离速度图进行峰值检测并提取所述距离速度图中的峰值；将所述峰值对应的位置作为所述目标的初始位置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述初始位置确定模块，还用于若所述峰值大于等于预设的峰值阈值，则确定所述距离速度图中存在所述目标。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述径向速度确定模块，具体用于对所述差拍信号进行短时傅里叶变换，确定所述差拍信号的第五频移；利用公式
Figure FDA0002969249720000031
计算所述目标的径向速度；其中，vr为径向速度，c为光速，fd为第五频移，f0为载波中心频率。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述切向速度确定模块，具体用于利用公式
Figure FDA0002969249720000032
计算所述目标的切向速度；其中，ω为切向速度，D为接收天线基线距离，fa为差频信号，
Figure FDA0002969249720000033
为t＝ts+nT时刻对应的雷达载波波长，T为扫频周期。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
跟踪模块，用于根据所述运动轨迹对所述目标进行跟踪。
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