CN114563781A - 一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法，其在一个发波周期发射三个以上啁啾，然后计算出多个单重模糊倍数，接着利用多个单重模糊倍数求取多重模糊倍数，最后基于该多重模糊倍数计算出目标的真实速度。本发明在进行目标速度解模糊倍数的过程中，最大模糊倍数为多个单重最大模糊倍数的乘积，大大提升了最大模糊倍数，同时又不增加速度解模糊的错误率。
Description
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种提升毫米雷达波目标速度解模糊的方法。
背景技术
毫米波雷达通常都存在速度模糊的问题，故而衍生出各种速度解模糊的方法，典型的方法包括：一、通过快慢扫实现的中国剩余定理；二、通过啁啾延时的相位法。
方法一：由于快扫和慢扫之间的时间差较大，容易出现两次速度测量无法匹配，以至于速度解模糊失败，该方法已渐渐被淘汰。
方法二：在一个发波周期内，同一个发射天线发射两个啁啾，第二个啁啾发射前增加一个延时a，这样可以使得目标在两个啁啾之间存在相位差，通过该相位差求解速度模糊倍数。不同模糊倍数对应的相位差为2kπ/N，k为模糊倍数，N为最大模糊倍数。最大模糊倍数越大，不同模糊倍数之间的相位差越小，越容易出现速度解模糊错误。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种提升毫米雷达波目标速度解模糊的方法，其能够在不增加速度解模糊错误率的基础上提升最大模糊倍数。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法，其包括以下步骤：
步骤1、在一个发波周期内，同一个发射天线发射M个啁啾，第二个啁啾发射前增加一个延时a1，第三个啁啾发射前增加一个延时a2，依次类推，第M个啁啾发射前增加一个延时aM-1，其中，M≥3，a1，a2，… aM-1不相同，且由a1，a2，…aM-1确定的最大模糊倍数N1、N2、…NM-1互为质数；
步骤2、按照传统的方法，求解目标的模糊速度V0；
步骤3、目标在两个相邻啁啾序列之间存在相位差，利用现有的相位法速度解模糊方法，计算出单重模糊倍数K1，K2，…KM-1，K1由第一个啁啾和第二个啁啾确定，K2由第二个啁啾和第三个啁啾确定，以此类推，KM-1由第M-1个啁啾和第M个啁啾确定；
步骤4、根据步骤3计算出的单重模糊倍数K1，K2，…KM-1求解目标的多重模糊倍数K；在0-N范围内搜索K值，并满足K1＝K％N1， K2＝K％N2，…，KM-1＝K％NM-1，其中，N＝N1*N2*…*NM-1，其为多重最大模糊倍数。
步骤5、求解目标的真实速度V＝V0+K*Vmax，其中，Vmax为最大不模糊速度。
所述步骤2具体如下：
发射天线发出线性调频连续波，经目标反射后，由接收天线收取信号，再混频到中频，中频信号经2DFFT处理得到距离速度二维谱。在距离速度二维谱上经恒虚警目标切割，获得目标位置索引(i，j)，i为距离维索引，j为速度维索引，目标模糊速度V0的求解为：
其中，Nchirp为发波周期重复数量，λ为发射信号波长，TD为发波周期时长。
单重模糊倍数K如下：
发射天线先发第一啁啾，延时a后再发第二啁啾，如此重复发射Nchirp次，通过调整延时a可设计出最大模糊倍数为N，则单倍模糊倍数的相位差
为(Tr+a)/TD*2π，K倍模糊倍数的相位差为
若
超出[-π,+π]范围，则通过加/减2π，直到
落在[-π,+π]范围内；让1/N＝(Tr+a)/TD，则各模糊倍数的相位差将均匀分布在[-π,+π] 范围内；将1～N倍模糊倍数的相位差组成数组
第一啁啾序列经2DFFT目标检测处理获得目标信号S1，相位为
第二啁啾序列经2DFFT目标检测处理获得目标信号S2，相位为
两次目标检测的相位差包含模糊速度相位差
和模糊倍数相位差
其中，
可直接从目标信息中计算得到，那么模糊倍数相位差
为
若
超出[-π,+π]范围，则通过加/减2π，直到
落在[-π,+ π]范围内；将
与相位差数组
逐一比较，取最接近的相位差索引作为模糊倍数K。
所述最大不模糊速度
采用上述方案后，本发明在进行目标速度解模糊倍数的过程中，最大模糊倍数为多个单重最大模糊倍数的乘积，大大提升了最大模糊倍数，同时又不增加速度解模糊的错误率。
附图说明
图1为本发明多重速度解模糊的发波周期示意图；
图2为本发明实施例一的方法流程图；
图3为本发明实施例一的发波周期示意图；
图4为本发明实施例二的发波周期示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明揭示了一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法，其包括以下步骤：
步骤1、在一个发波周期内，同一个发射天线发射M个啁啾，第二个啁啾发射前增加一个延时a1，第三个啁啾发射前增加一个延时a2，依次类推，第M个啁啾发射前增加一个延时aM-1，其中，M≥3，a1，a2，… aM-1不相同，且由a1，a2，…aM-1确定的最大模糊倍数N1、N2、…NM-1互为质数；
步骤2、按照传统的方法，求解目标的模糊速度V0。
具体地，发射天线发出线性调频连续波(FMCW)，经目标反射后，由接收天线收取信号，再混频到中频，中频信号经2DFFT处理得到距离速度二维谱。在距离速度二维谱上经恒虚警目标切割，获得目标位置索引(i，j)，i为距离维索引，j为速度维索引，目标模糊速度V0的求解为：
其中，Nchirp为发波周期重复数量，λ为发射信号波长，TD为发波周期时长。
步骤3、目标在两个相邻啁啾序列之间存在相位差，利用现有的相位法速度解模糊方法，计算出单重模糊倍数K1，K2，…KM-1，K1由第一个啁啾和第二个啁啾确定，K2由第二个啁啾和第三个啁啾确定，以此类推，KM-1由第M-1个啁啾和第M个啁啾确定。
利用现有的相位法速度解模糊方法计算单重模糊倍数K如下：
发射天线先发第一啁啾，延时a后再发第二啁啾，如此重复发射Nchirp次，通过调整延时a可设计出最大模糊倍数为N，则单倍模糊倍数的相位差
为(Tr+a)/TD*2π，K倍模糊倍数的相位差为
若
超出[-π,+π]范围，则通过加/减2π，直到
落在[-π,+π]范围内。让1/N＝(Tr+a)/TD，则各模糊倍数的相位差将均匀分布在[-π,+π] 范围内。将1～N倍模糊倍数的相位差组成数组
第一啁啾序列经2DFFT目标检测处理获得目标信号S1，相位为
第二啁啾序列经2DFFT目标检测处理获得目标信号S2，相位为
两次目标检测的相位差包含模糊速度相位差
和模糊倍数相位差
其中，
可直接从目标信息中计算得到，那么模糊倍数相位差
为
若
超出[-π,+π]范围，则通过加/减2π，直到
落在[-π,+ π]范围内。将
与相位差数组
逐一比较，取最接近的相位差索引作为模糊倍数K。
步骤4、根据步骤3计算出的单重模糊倍数K1，K2，…KM-1求解目标的多重模糊倍数K；在0-N范围内搜索K值，并满足K1＝K％N1， K2＝K％N2，…，KM-1＝K％NM-1，其中，N＝N1*N2*…*NM-1，其为多重最大模糊倍数。
步骤5、求解目标的真实速度V＝V0+K*Vmax，其中，Vmax为最大不模糊速度。最大不模糊速度
为详尽本发明内容，以下将列举两个实施例进行说明。
实施例一
本实施例的提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法包括以下步骤：
步骤1、在一个发波周期内，同一个发射天线发射三个啁啾，第二个啁啾发射前增加一个延时a1，第三个啁啾发射前增加一个延时a2，其中，a1，a2不相同，且由a1，a2确定的最大模糊倍数N1、N2互为质数。本实施例中N1＝3，N2＝7，那么双重最大模糊倍数N＝3*7＝21。
步骤2、按照传统方法，从第一啁啾序列或第二啁啾序列中求取得到模糊速度V0。
步骤3、利用现有的相位法速度解模糊方法，计算出第一模糊倍数 K1和第二模糊倍数K2。
步骤4、根据第一模糊倍数K1和第二模糊倍数K2计算出双重模糊倍数K：在0-21范围内搜索K值，满足K1＝K％N1，K2＝K％N2。本实施例中双重模糊倍数与单重模糊倍数的对应表如表1所示：
| 双重模糊倍数 | 7倍模糊倍数 | 3倍模糊倍数 |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
| 2 | 2 | 2 |
| 3 | 3 | 0 |
| 4 | 4 | 1 |
| 5 | 5 | 2 |
| 6 | 6 | 0 |
| 7 | 0 | 1 |
| 8 | 1 | 2 |
| 9 | 2 | 0 |
| 10 | 3 | 1 |
| 11 | 4 | 2 |
| 12 | 5 | 0 |
| 13 | 6 | 1 |
| 14 | 0 | 2 |
| 15 | 1 | 0 |
| 16 | 2 | 1 |
| 17 | 3 | 2 |
| 18 | 4 | 0 |
| 19 | 5 | 1 |
| 20 | 6 | 2 |
表1
步骤5、求解目标的真实速度V＝V0+K*Vmax，其中，Vmax为最大不模糊速度。
本实施例在进行目标速度解模糊倍数的过程中，最大模糊倍数为两个单重最大模糊倍数的乘积，大大提升了最大模糊倍数。同时又不增加速度解模糊的错误率。
实施例二
本实施例的提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法包括以下步骤：
步骤1、在一个发波周期内，同一个发射天线发射四个啁啾，第二个啁啾发射前增加一个延时a1，第三个啁啾发射前增加一个延时a2，第四个啁啾发射前增加一个延时a3，其中，a1，a2，a3不相同，且由a1，a2， a3确定的最大模糊倍数N1、N2、N3互为质数。本实施例中N1＝3，N2＝5， N3＝7，那么双重最大模糊倍数N＝3**5*7＝105。
步骤2、按照传统方法，从第一啁啾序列、第二啁啾序列或第三啁啾序列中求取得到模糊速度V0。
步骤3、利用现有的相位法速度解模糊方法，计算出第一模糊倍数 K1、第二模糊倍数K2和第三模糊倍数K3。
步骤4、根据第一模糊倍数K1、第二模糊倍数K2和第三模糊倍数K3计算出三重模糊倍数K：在0-105范围内搜索K值，满足K1＝K％N1， K2＝K％N2，K3＝K％N3。本实施例中三重模糊倍数与单重模糊倍数的对应表如表2所示：
表2
步骤5、求解目标的真实速度V＝V0+K*Vmax，其中，Vmax为最大不模糊速度。
本实施例在进行目标速度解模糊倍数的过程中，最大模糊倍数为三个单重最大模糊倍数的乘积，大大提升了最大模糊倍数。同时又不增加速度解模糊的错误率。
单重速度解模糊成功率会随模糊倍数的增加成指数下降，符合正态分布，令单重速度解模糊的成功率为P (2π/N)。现有M个单重速度解模糊组成一个多重速度解模糊，各自单重速度解模糊的成功率为P (2π/N1)，P (2π/N2)，…，P( 2π/NM)，那么多重速度解模糊的成功率为P(2π/N1)* P (2π/N2)*…*P(2π/NM)，多重速度解模糊的倍数为N1*N2*…*NM。若每个单重速度解模糊的模糊倍数较低时，成功率P(2π/Ni)都基本接近 1，故P(2π/N1)*P(2π/N2)*…*P(2π/NM)也基本接近1，所以多重速度解模糊的错误率基本不会增加；若直接增加单重速度解模糊的模糊倍数，成功率会急剧降低。
以上所述，仅是本发明实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1、在一个发波周期内，同一个发射天线发射M个啁啾，第二个啁啾发射前增加一个延时a1，第三个啁啾发射前增加一个延时a2，依次类推，第M个啁啾发射前增加一个延时aM-1，其中，M≥3，a1，a2，…aM-1不相同，且由a1，a2，…aM-1确定的最大模糊倍数N1、N2、…NM-1互为质数；
步骤2、按照传统的方法，求解目标的模糊速度V0；
步骤3、目标在两个相邻啁啾序列之间存在相位差，利用现有的相位法速度解模糊方法，计算出单重模糊倍数K1，K2，…KM-1，K1由第一个啁啾和第二个啁啾确定，K2由第二个啁啾和第三个啁啾确定，以此类推，KM-1由第M-1个啁啾和第M个啁啾确定；
步骤4、根据步骤3计算出的单重模糊倍数K1，K2，…KM-1求解目标的多重模糊倍数K；在0-N范围内搜索K值，并满足K1＝K％N1，K2＝K％N2，…，KM-1＝K％NM-1，其中，N＝N1*N2*…*NM-1，其为多重最大模糊倍数。
步骤5、求解目标的真实速度V＝V0+K*Vmax，其中，Vmax为最大不模糊速度。
2.根据权利要求1所述的一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法，其特征在于：所述步骤2具体如下：
发射天线发出线性调频连续波，经目标反射后，由接收天线收取信号，再混频到中频，中频信号经2DFFT处理得到距离速度二维谱。在距离速度二维谱上经恒虚警目标切割，获得目标位置索引(i，j)，i为距离维索引，j为速度维索引，目标模糊速度V0的求解为：
其中，Nchirp为发波周期重复数量，λ为发射信号波长，TD为发波周期时长。
3.根据权利要求1所述的一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法，其特征在于：单重模糊倍数K如下：
发射天线先发第一啁啾，延时a后再发第二啁啾，如此重复发射Nchirp次，通过调整延时a可设计出最大模糊倍数为N，则单倍模糊倍数的相位差
为(Tr+a)/TD*2π，K倍模糊倍数的相位差为
若
超出[-π,+π]范围，则通过加/减2π，直到
落在[-π,+π]范围内；让1/N＝(Tr+a)/TD，则各模糊倍数的相位差将均匀分布在[-π,+π]范围内；将1～N倍模糊倍数的相位差组成数组
第一啁啾序列经2DFFT目标检测处理获得目标信号S1，相位为
第二啁啾序列经2DFFT目标检测处理获得目标信号S2，相位为
两次目标检测的相位差包含模糊速度相位差
和模糊倍数相位差
其中，
可直接从目标信息中计算得到，那么模糊倍数相位差
为
若
超出[-π,+π]范围，则通过加/减2π，直到
落在[-π,+π]范围内；将
与相位差数组
逐一比较，取最接近的相位差索引作为模糊倍数K。
4.根据权利要求3所述的一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法，其特征在于：所述最大不模糊速度
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210178744.7A CN114563781A (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法 |
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| CN202210178744.7A CN114563781A (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种提升毫米波雷达目标速度解模糊倍数的方法 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| CN (1) | CN114563781A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115267721A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-11-01 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于双频sar的地面动目标径向速度估计方法 |
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2022
- 2022-02-25 CN CN202210178744.7A patent/CN114563781A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115267721A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-11-01 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于双频sar的地面动目标径向速度估计方法 |
| CN115267721B (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-20 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于双频sar的地面动目标径向速度估计方法 |
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