CN111337917A - 基于变步长插值迭代的fmcw雷达高精度距离估计方法 - Google Patents

基于变步长插值迭代的fmcw雷达高精度距离估计方法 Download PDF

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CN111337917A CN202010185079.5A CN202010185079A CN111337917A CN 111337917 A CN111337917 A CN 111337917A CN 202010185079 A CN202010185079 A CN 202010185079A CN 111337917 A CN111337917 A CN 111337917A
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Abstract

本发明涉及FMCW雷达的高精度距离估计技术领域，具体涉及一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达距离估计方法，包括：首先根据FMCW雷达的特点，对获得的中频信号进行加窗处理；对加窗信号作快速傅里叶变换并求出最大峰值谱线的索引值；根据最大幅度谱谱线与其左右两边相邻谱线构造偏差校正因子进行迭代插值，并在每次迭代中更新辅助谱线与最大幅度谱间隔逐步修正偏差值；根据频率与距离的关系求解目标距雷达的距离估计值。本发明方法可以有效的改善传统距离估计算法中的栅栏效应和频谱泄露问题，极大地提高距离估计的精度，且具有较强的抗环境干扰能力。

Description

基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法
技术领域
本发明涉及FMCW雷达的高精度距离估计技术领域，具体涉及一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达距离估计方法。
背景技术
雷达可以全天候工作，且不受光照和天气等因素影响，从而在军事领域得到广泛的应用。通过电磁波辐射到空间并探测目标反射回来的回波，获得目标的距离等信息。由于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)雷达在硬件上具有容易实现，结构简单、尺寸小、重量轻以及成本低等优点。在性能上具有距离分辨率高，发射功率低，没有距离盲区，近距离测量等优点。其应用从军用雷达逐渐走向民用。
随着民用FMCW雷达在无人驾驶、睡眠监测以及人机交互等方面的广泛应用，对其距离估计的精度和实时性的要求也在不断提高。FMCW雷达首先向目标发送高频调制信号，再与接收到的时延信号进行混频操作，最后通过低通滤波器，产生低频信号，即差拍信号。理想情况下，该差拍信号在时域上为单频正弦波信号，其频率与距离呈线性关系。因此，距离估计精度可以通过提高频率估计精度来实现。
传统的频率估计采用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)算法可以满足实时性的要求，但该算法存在着栅栏效应的问题，即只能获取采样点上的信息，而忽略了采样间隔中的信息，由此造成频率估计误差。同时，如果采样时间不是谐波周期长度的整数倍时，那么在有限的时间间隔内采样谐波将导致与正弦脉冲的频谱卷积，造成频谱泄漏问题，从而导致信号频谱中各谱线之间相互影响，使得频率估计结果偏离真实值。由于频率与距离之间存在线性关系，频率估计误差增大会导致距离估计误差增加。为了提高距离估计精度，通常采用补零法、FFT-DTFT(FFT-Discrete Time Fourier Transform)、Chirp_Z变换以及基于复调制的Zoom-FFT等方法。虽然这些方法可以在一定程度上提高了频率估计的精度，但仍然存在时间复杂度较高，不利于实时处理的问题。为了解决该问题，Candan算法、A&M算法、HAQSE算法以及三样本等插值算法被提出。在仿真条件下，上述算法可以极大提高频率估计的精度，且具有较低的时间复杂度。然而，在FMCW雷达中，由于采用了单一步长的幅度谱信息，上述算法抗干扰能力较差。因此，存在噪声和干扰情况下，上述算法频率估计精度低，从而导致距离估计精度不高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明结合FMCW雷达信号的特点，提出了一种变步长插值迭代的高精度距离估计算法，在较小的时间开销下，极大的提高了距离估计精度。
一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法，包括以下步骤：
采用调频连续波雷达向不同距离处的目标发射扫频周期为Tc的线性调频信号，将发射信号与遇到目标后发射回来的信号进行I/Q两路混频操作，得到混频信号；
将混频信号通过低通滤波器滤除高频部分，得到中频信号sIf(t)；
对中频信号sIf(t)进行预处理，得到预处理后的信号sw(n)；对预处理后的信号sw(n)求傅里叶变换S(k)，得到S(k)的最大幅度谱值S'0及最大幅度谱值的索引值k'，根据最大幅度谱值的索引值k'计算频率的粗估计值fr＝Δfr·(k'-1)，其中Δfr为频率的分辨率；
计算频率的粗估计值fr的离散时间傅立叶变换抽样值S0，计算+iΔfr和-iΔfr处的离散时间傅立叶变换抽样值S+i、S-i，根据S0、S+i和S-i计算计算偏差公式，根据最大幅度谱值S'0和偏差公式计算初始偏差值
Figure BDA0002413892750000021
其中i为步长；
对初始偏差值进行修正处理，将修正后的初始偏差值代入p(q)和k(q)更新公式，迭代更新p(q)和k(q)，进行迭代过程，得到最终偏差值
Figure BDA0002413892750000031
根据最终偏差值
Figure BDA0002413892750000032
对信号频率进行修正，得到修正后的信号频率值
Figure BDA0002413892750000033
根据修正后的信号频率
Figure BDA0002413892750000034
计算目标距雷达的距离。
进一步的，所述对中频信号sIf(t)进行预处理包括离散化和加窗处理，具体包括：首先采用奈奎斯特采样方法对中频信号sIf(t)进行离散化处理，得到离散中频信号sIf(n)，n＝0,......,N-1；N表示采样总个数，再对离散中频信号sIf(n)加汉明窗得到加窗信号sw(n)＝sIf(n)·wHm(n)，即预处理后的信号sw(n)，其中，wHm(n)为窗函数。通过对中频信号加窗处理可以有效的改善传统频率估计算法中的频谱泄露问题，减少谱线之间影响，从而提高频率估计的精度。
进一步的，所述对初始偏差值进行修正处理包括：采用相位对初始偏差值
Figure BDA0002413892750000035
的插值方向进行判断，根据插值方向对初始偏差值进行修正，若插值方向为正，初始偏差修正为
Figure BDA0002413892750000036
若插值方向为负，初始偏差修正为
Figure BDA0002413892750000037
进一步的，插值方向的判断包括：采用相位
Figure BDA0002413892750000038
和
Figure BDA0002413892750000039
对偏差值
Figure BDA00024138927500000310
的方向进行判断，当
Figure BDA00024138927500000311
时，插值方向为正；当
Figure BDA00024138927500000312
时，插值方向为负，其中，
Figure BDA00024138927500000313
表示左辅助谱线与最大谱线的相位差、
Figure BDA00024138927500000314
表示右辅助谱线与最大谱线的相位差，real()表示取复数的实部、S'-0.5表示最大幅度谱左辅助谱线、S'0.5表示最大幅度谱的右辅助谱线，S'0表示最大幅度谱。
进一步的，迭代更新p(q)和k(q)的过程包括：将修正后的初始偏差值
Figure BDA00024138927500000315
和初始步长p(0)代入公式
Figure BDA00024138927500000316
和p(q)＝p(q-1)/2中，不断迭代更新p(q)和k(q)，并将p(q)和k(q)代入偏差更新公式中计算第q次迭代后的偏差值
Figure BDA00024138927500000317
当
Figure BDA00024138927500000318
时，停止迭代，得出最终偏差值
Figure BDA00024138927500000319
其中，q表示迭代次数，p(q)表示第q次迭代的步长、k(q)表示第q次迭代的最大幅度的索引值、k(q-1)表示第q-1次最大幅度的索引值。这种迭代方法可以有效改善传统估计方法中的栅栏效应问题，且通过变步长迭代的方法可以进一步的减弱环境中的干扰对频率估计的影响，从而提高了频率估计的精度。
进一步的，根据修正后的信号频率
Figure BDA0002413892750000041
计算目标距雷达的距离的具体表达式为：
Figure BDA0002413892750000042
其中，
Figure BDA0002413892750000043
表示目标距雷达的距离，cm表示光速，ζ＝B/Tc代表线性调频的斜率，其中B是FMCW雷达带宽，Tc为线性扫频周期，φ0是初始相位。
本发明的有益效果：
1.本发明的一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法，通过对中频信号加窗处理，有效的改善了传统频率估计算法中的频谱泄露问题，减少了谱线之间影响，从而提高频率估计的精度。
2.本发明方法通过迭代偏差校正因子p(q)和k(q)修正偏差值，在每次迭代中不断更新辅助谱线与最大幅度谱间隔。这种迭代方法可以有效的改善传统估计方法中的栅栏效应问题，从而提高频率估计的精度。
3.本发明的高精度距离估计算法，可以在不增大算法复杂度的情况下，极大的提高距离估计的精度，且具有较强的抗环境干扰能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明实施例的一种FMCW雷达框图；
图2为本发明实施例的一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法流程图；
图3为本发明实施例的距离产生的频谱示意图；
图4为本发明实施例的变步长插值迭代方法流程图；
图5为本发明实施例在仿真条件下不同偏差的迭代收敛图；
图6为本发明实施例的实测结果图。
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。
本发明的总体技术方案包括：首先根据FMCW雷达的特点，对获得的中频信号进行加窗处理；其次，对加窗后的信号作快速傅里叶变换并求出最大幅度谱谱线的索引值；再根据最大幅度谱谱线与其左右两边相邻谱线构造偏差校正因子进行迭代插值，并在每次迭代中更新辅助谱线与最大幅度谱间隔，由此逐步修正偏差值，提高频率估计的精度；最后，根据频率与距离的关系，实现高精度的距离估计。该方法通过加窗和变步长迭代算法有效的改善了传统距离估计方法中的栅栏效应和频谱泄露问题。相比于其他雷达测距改进算法，极大降低了算法复杂度，能够满足实时处理的要求。
图1为本发明实施例的一种FMCW雷达框图，FMCW雷达由波形发生器、压控振荡器(VCO)、发射及接收天线模块、I/Q解调器模块、低通滤波器(LowPass Filter，LPF)、A/D数模转换器等组成。其工作原理为首先通过信号发生器生成线性调频锯齿波，该波形经过VCO调制之后一部分作为本振信号，一部分通过发射天线将信号发射出去。当发射出去的信号遇到目标后反射回来，经由接收天线接收。再将接收回来的信号与本振信号通过I/Q解调器得到I、Q两路信号，并通过功率发达器(AMP)将信号进行放大。然后，I、Q两路信号通过模数转换器将中频信号变为复离散信号。最后对得到的离散的复中频信号进行信号处理得到目标的参数信息。
如图2所示，一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法，包括但不限于如下步骤：
采用调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)雷达向不同距离处的目标发射扫频周期为Tc的线性调频信号，将发射信号与遇到目标后发射回来的信号进行I/Q两路混频操作，得到混频信号，再将混频信号通过低通滤波器滤除高频部分，得到雷达的中频信号sIf(t)。
FMCW雷达通过信号发生器首先生成一个线性调频锯齿波信号，该信号经过压控振荡器(VCO)调制之后通过发射天线将信号发射出去，发射信号模型为：
Figure BDA0002413892750000061
其中，stx(t)表示FMCW雷达的发射信号，Atx为发射天线的振幅，f0为FMCW雷达的起始频率，t表示扫频内时间指标，ζ＝B/Tc代表线性调频的斜率，其中B是FMCW雷达带宽，Tc为线性扫频周期，φ0是初始相位。
发射信号遇到距离为R处的目标后反射回来，由雷达的接收天线接收信号，经目标反射所产生的时延记为τr，公式如下：
Figure BDA0002413892750000062
其中，R表示目标与FMCW雷达之间的距离，cm代表光速。
据此，可以得出FMCW雷达的接收的反射信号为：
Figure BDA0002413892750000063
其中，srx表示FMCW雷达的接收的反射信号，Arx表示接收天线的振幅，φrx是接收天线的相位。
将FMCW雷达的发射信号与接收信号进行混频操作，得到混频信号，将混频信号通过低通滤波器，得到同相分量信号为：
Figure BDA0002413892750000064
其中，
Figure BDA0002413892750000065
表示同相分量信号，Ab为经过混频后的幅值，φ2表示混频后的相位。
如附图1所示，与同相分量原理相似，正交相分量只是将接收信号与偏移90度的发射信号混频后的结果，偏移90度的发射信号
Figure BDA0002413892750000071
为：
Figure BDA0002413892750000072
根据公式(5)同公式4)计算出正交相分量为：
Figure BDA0002413892750000073
联合公式(4)及公式(6)可以得到雷达的中频信号为：
Figure BDA0002413892750000074
其中，sIf(t)表示雷达的中频信号，j表示虚数，
Figure BDA0002413892750000075
表示正交相分类，w(t)为噪声信号。
令φ＝2πf0τr-φ2为相位常量，令ψ(t)＝2πζtτ+2πf0τ-φ2为差频信号的相位，对差频信号的相位求导，得到中频信号的瞬时频率：
Figure BDA0002413892750000076
其中，fr表示中频信号的瞬时频率，ψ(t)表示差频信号的相位。
将公式(2)代入公式(8)可以得出中频信号的瞬时频率与距离的关系如下：
Figure BDA0002413892750000077
由公式(9)可以得出距离R与信号的频率fr成正比关系，因此对FMCW雷达频率的估计可以简化为对信号的频率估计。
采用奈奎斯特采样定理对中频信号sIf(t)进行离散化处理，得到离散中频信号sIf(n)，n＝0,......,N-1。
所述离散中频信号sIf(n)表达式如下：
Figure BDA0002413892750000081
其中，n表示采样个数，fs为采样频率，且fs≥2fH，fH为FMCW雷达最大探测距离产生的频偏，fc表示中心频率，
Figure BDA0002413892750000082
为采样总个数，Tc表示线性扫频周期，Ts表示采样周期，且
Figure BDA0002413892750000083
w(n)表示离散化的噪声信号。
对离散中频信号sIf(n)加汉明窗得到加窗信号sw(n)。通过对中频信号加窗处理可以有效的改善传统频率估计算法中的频谱泄露问题，减少谱线之间影响，从而提高频率估计的精度。
所述加窗信号sw(n)表达式为：
sw(n)＝sIf(n)·wHm(n)n＝0,......,N-1
(11)
Figure BDA0002413892750000084
Figure BDA0002413892750000085
其中，wHm(n)为汉明窗函数，RN(n)表示矩形窗函数。
对加窗信号sw(n)求傅里叶变换S(k)，得到S(k)的最大幅度谱值S'0及最大幅度谱值的索引值k'，计算频率的粗估计值fr＝Δfr·(k'-1)，其中Δfr为频率的分辨率。
在一个实施例中，采用的具体步骤如下：
对加窗信号sw(n)采用快速傅里叶变换FFT算法求得信号幅度谱值S(k)，表示如下：
Figure BDA0002413892750000086
其中，
Figure BDA0002413892750000087
S(k)代表第k个点的傅里叶变换幅度值，N表示傅里叶变换点数(跟采样个数相同)。将该式进行扩展可得：
Figure BDA0002413892750000091
其中，φ表示信号的相位。
求出S(k)中的最大幅度谱值的索引值k'：
k'＝argmaxk(S(k)) (14)
将最大幅度谱值的索引值k'代入下式，得到存在栅栏效应的频率的粗估计值如附图3所示：
fr＝Δfr·(k'-1) (15)
其中，fr表示存在栅栏效应的频率的粗估计值，Δfr为频率的分辨率。
+iΔfr和-iΔfr为频率的粗估计值fr左右两边的辅助频率值，均与fr间隔一个步长，将索引值k'代入DTFT抽样值计算公式
Figure BDA0002413892750000092
分别计算频率粗估计值fr、+iΔfr和-iΔfr处的离散时间傅立叶变换(Discrete Time FourierTransform，DTFT)抽样值，分别为S0、S+i和S-i，根据S0、S+i和S-i计算偏差公式。将i＝0.5代入公式
Figure BDA0002413892750000093
中，得到S'0.5及S'-0.5，将S'0.5、S'-0.5与最大幅度谱值S'0代入偏差公式计算初始偏差值
Figure BDA0002413892750000094
其中i为步长。
在一个实施例中，此步骤的实现方式包括：根据最大幅度谱值索引值k'及其最大幅度谱值索引值k'左右两边辅助谱线k'+i和k'-i的DTFT抽样值，对公式
Figure BDA0002413892750000095
展开，其展开形式如下：
Figure BDA0002413892750000101
Figure BDA0002413892750000102
其中，A代表信号幅值、δ表示偏差值。
Figure BDA0002413892750000103
根据公式(16)、(17)和(18)计算辅助谱线与最大谱线的比值，如下：
Figure BDA0002413892750000104
Figure BDA0002413892750000105
将上述(19)、(20)两式联立计算辅助谱线的比值，如下：
Figure BDA0002413892750000106
由式(21)可得：
Figure BDA0002413892750000107
取
Figure BDA0002413892750000108
的实部，整理可得偏差公式为：
Figure BDA0002413892750000109
将i＝0.5代入上述公式(23)，求出初始的偏差值
Figure BDA00024138927500001010
Figure BDA0002413892750000111
取
Figure BDA0002413892750000112
绝对值
Figure BDA0002413892750000113
再采用相位
Figure BDA0002413892750000114
和
Figure BDA0002413892750000115
对偏差值
Figure BDA0002413892750000116
的方向进行判断，当
Figure BDA0002413892750000117
时，插值方向为正，初始偏差修正为
Figure BDA0002413892750000118
当
Figure BDA0002413892750000119
时，插值方向为负，初始偏差修正为
Figure BDA00024138927500001110
具体实现方式包括：首先根据下式计算谱线间的相位差：
Figure BDA00024138927500001111
Figure BDA00024138927500001112
其中，
Figure BDA00024138927500001113
表示左辅助谱线与最大谱线的相位差、
Figure BDA00024138927500001114
表示右辅助谱线与最大谱线的相位差，real()表示取信号的实部、S'-0.5表示左辅助幅度谱、S'0.5表示右辅助幅度谱，φ0表示初始相位。
再根据谱线间相位差的大小判断插值方向，当
Figure BDA00024138927500001115
时，插值方向为正；当
Figure BDA00024138927500001116
时插值方向为负。
如附图4所示，将修正后的初始偏差值
Figure BDA00024138927500001117
和初始步长p(0)代入公式
Figure BDA00024138927500001118
和p(q)＝p(q-1)/2，得到p(1)和k(1)，将p(1)和k(1)代入偏差更新公式，得到第1次迭代后的偏差值
Figure BDA00024138927500001119
再将第1次迭代后的偏差值
Figure BDA00024138927500001120
和p(1)代入公式
Figure BDA00024138927500001121
和p(q)＝p(q-1)/2，得到p(2)和k(2)，将p(2)和k(2)代入偏差更新公式，得到第2次迭代后的偏差值
Figure BDA00024138927500001122
不断迭代更新p(q)和k(q)，其中q＝1,2,3,...为迭代次数，将i＝p(q)和k(q)代入偏差更新公式，得到第q次迭代后的偏差值
Figure BDA00024138927500001123
当
Figure BDA00024138927500001124
时，停止迭代，得出最终偏差值
Figure BDA0002413892750000121
其中，k(q)表示第q次更新的索引值，p(q)表示第q次更新的步长，k(q-1)表示第q-1次更新的索引值，p(q-1)表示第q-1次更新的步长。
所述偏差更新公式为：
Figure BDA0002413892750000122
在本发明实施例中，通过迭代方法获取偏差校正因子，在每次迭代中不断更新辅助谱线和最大幅度谱间隔，使每次迭代的偏差校正因子更加精确，随着迭代次数增加，估计出的最终偏差值在无限靠近真实偏差值，迭代后的结果如附图5所示。这种迭代方法可以有效改善传统估计方法中的栅栏效应问题，且通过变步长迭代的方法可以进一步的减弱环境中的干扰对频率估计的影响，从而提高了频率估计的精度。
根据最终偏差值
Figure BDA0002413892750000123
对信号频率进行修正，得到修正后的信号频率值为
Figure BDA0002413892750000124
根据求出的修正后的信号频率
Figure BDA0002413892750000125
利用频率与距离的关系公式
Figure BDA0002413892750000126
计算出目标与雷达之间的距离
Figure BDA0002413892750000127
其中，cm为光速，ζ＝BTc为FMCW雷达线性调频的斜率，B是雷达带宽。
仿真结果：本实施例的实测实验中，毫米波FMCW雷达的各项参数设置如表1所示：
表1实测参数
Figure BDA0002413892750000128
Figure BDA0002413892750000131
根据表1中的数据设置毫米波FMCW雷达参数，并采集10～30cm的数据，并以1cm为一组，每组采集100个样本。算法的估计结果图如附图6所示。从附图6中可以看出，在实测环境中，由于本次测试选择的目标距离雷达较近，存在着较多噪声干扰，在此种仿真条件下A&M算法以及Candan算法的测距效果较差；HAQSE算法以及三谱线插值算法在实测环境中采用固定的步长作为迭代更新值，无法有效的滤除环境中的干扰，导致算法估计性能下降，估计精度呈现出不稳定性。而本发明方法由于采用变步长的迭代方法，逐步靠近真实值，使得其频谱信息受环境干扰较小，从而提高了实测环境下的测距精度。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用调频连续波雷达向不同距离处的目标发射扫频周期为Tc的线性调频信号，将发射信号与遇到目标后发射回来的信号进行I/Q两路混频操作，得到混频信号；
将混频信号通过低通滤波器滤除高频部分，得到中频信号sIf(t)；
对中频信号sIf(t)进行预处理，得到预处理后的信号sw(n)；
对预处理后的信号sw(n)求傅里叶变换S(k)，得到S(k)的最大幅度谱值S'0及最大幅度谱值的索引值k'，根据最大幅度谱值的索引值k'计算频率的粗估计值fr＝Δfr·(k'-1)，其中Δfr为频率的分辨率；
计算频率的粗估计值fr的离散时间傅立叶变换抽样值S0，分别计算+iΔfr和-iΔfr处的离散时间傅立叶变换抽样值S+i、S-i，根据S0、S+i和S-i计算偏差公式，根据最大幅度谱值S'0和偏差公式计算初始偏差值
Figure FDA0002413892740000011
其中i为步长；
对初始偏差值进行修正处理，将修正后的初始偏差值代入p(q)和k(q)更新公式，迭代更新p(q)和k(q)，进行迭代过程，得到最终偏差值
Figure FDA0002413892740000012
根据最终偏差值
Figure FDA0002413892740000013
对信号频率进行修正，得到修正后的信号频率值
Figure FDA0002413892740000014
根据修正后的信号频率
Figure FDA0002413892740000015
计算目标距雷达的距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法，其特征在于，所述对中频信号sIf(t)进行预处理包括离散化和加窗处理，具体包括：首先采用奈奎斯特采样方法对中频信号sIf(t)进行离散化处理，得到离散中频信号sIf(n)，n＝0,......,N-1；n表示采样个数，N表示采样总个数，再对离散中频信号sIf(n)加汉明窗得到加窗信号sw(n)＝sIf(n)·wHm(n)，即预处理后的信号sw(n)，其中，wHm(n)为窗函数。
3.根据权利要求1所述的一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法，其特征在于，所述对初始偏差值进行修正处理包括：采用相位对初始偏差值
Figure FDA0002413892740000021
的插值方向进行判断，根据插值方向对初始偏差值进行修正，若插值方向为正，初始偏差修正为
Figure FDA0002413892740000022
若插值方向为负，初始偏差修正为
Figure FDA0002413892740000023
4.根据权利要求3所述的一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法，其特征在于，插值方向的判断包括：采用相位
Figure FDA0002413892740000024
和
Figure FDA0002413892740000025
对偏差值
Figure FDA0002413892740000026
的方向进行判断，当
Figure FDA0002413892740000027
时，插值方向为正；当
Figure FDA0002413892740000028
时，插值方向为负，其中，
Figure FDA0002413892740000029
表示左辅助谱线与最大谱线的相位差、
Figure FDA00024138927400000210
表示右辅助谱线与最大谱线的相位差，real()表示取复数的实部、S'-0.5表示最大幅度谱左辅助谱线、S'0.5表示最大幅度谱的右辅助谱线，S'0表示最大幅度谱。
5.根据权利要求1所述的一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法，其特征在于，迭代更新p(q)和k(q)的过程包括：将修正后的初始偏差值
Figure FDA00024138927400000211
和初始步长p(0)代入公式
Figure FDA00024138927400000212
和p(q)＝p(q-1)/2中，不断迭代更新p(q)和k(q)，并将p(q)和k(q)代入偏差更新公式中计算第q次迭代后的偏差值
Figure FDA00024138927400000213
当
Figure FDA00024138927400000214
时，停止迭代，得出最终偏差值
Figure FDA00024138927400000215
其中，q表示迭代次数，p(q)表示第q次迭代的步长、k(q)表示第q次迭代的最大幅度的索引值、k(q-1)表示第q-1次最大幅度的索引值。
6.根据权利要求1所述的一种基于变步长插值迭代的FMCW雷达高精度距离估计方法，其特征在于，根据修正后的信号频率
Figure FDA00024138927400000216
计算目标距雷达的距离的具体表达式为：
Figure FDA0002413892740000031
其中，
Figure FDA0002413892740000032
表示目标距雷达的距离，cm表示光速，ζ＝B/Tc代表线性调频的斜率，其中B是FMCW雷达带宽，Tc为线性扫频周期。
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