CN117092634A - 雷达测速解模糊方法、装置及存储介质 - Google Patents

雷达测速解模糊方法、装置及存储介质 Download PDF

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CN117092634A CN202210520989.3A CN202210520989A CN117092634A CN 117092634 A CN117092634 A CN 117092634A CN 202210520989 A CN202210520989 A CN 202210520989A CN 117092634 A CN117092634 A CN 117092634A
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echo signal
phase difference
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doppler
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陆月琴
张培
郭坤鹏
买剑春
武景
张燎
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Nanjing Hawkeye Electronic Technology Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
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Abstract

本发明公开了一种雷达测速解模糊方法、装置及存储介质，其中，所述方法包括：发射天线发射三次脉冲信号并根据回波信号得到两个距离‑多普勒图像；基于第二距离‑多普勒图像中第一发射天线的距离单元确定第一距离‑多普勒图像中第一发射天线对应的距离单元，并基于第一距离‑多普勒图像中第一发射天线对应的距离单元确定第一发射天线对应的目标回波信号；基于目标回波信号、第二回波信号和第三回波信号计算运动目标的当前速度。本发明所提供的技术方案能够解决现有技术中使用多普勒分频多址技术发射多个脉冲信号时难以根据多个回波信号区分不同的发射通道，以及雷达测速存在速度模糊的技术问题。

Description

雷达测速解模糊方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种雷达测速解模糊方法、装置及存储介质。
背景技术
在无线通信领域，天线技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的吞吐量、传送距离和频谱利用率，因而被广泛应用在各个领域。近年来，为了提高雷达的检测性能和计算精度，多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术被广泛应用于各种雷达中。MIMO雷达在发射端使用多个发射天线，在接收端使用多个接收天线，信号在发射端和接收端构成的多个通道上传输，能充分利用空间资源，提高系统信道容量，改善通信质量。MIMO雷达测速系统通过发射阵列的各个阵元发射互不干扰的相互正交的脉冲信号，利用脉冲信号的回波信号的信号频移量来探测运动目标的运动方向和运动速度。然而，在现有技术中，通过MIMO雷达系统测速存在至少存在如下技术问题。
一方面，在雷达系统中，当通过多普勒分频多址(DDMA，Doppler DivisionMultiple Address)技术发射脉冲信号时，在发射通道上按照Chirp发射的顺序为脉冲信号进行相位编码，调制出多个呈线性关系的相位来发射脉冲信号。在对回波信号经过基础的二维傅里叶变换(2D-FFT)和非相干能量累积处理后，在距离-多普勒图像(Range-Doppler)上形成多个同距不同多普勒(Doppler)的谱峰，以用于区分不同的发射通道。然而，四维毫米波雷达由于需要在方位和俯仰维度进行角度分辨，雷达所需的通道数升高，在限定的刷新率下，传统的时分多址(Time division multiple access，TDMA)发射模式将不再适用，但是通过DDMA在同一个时间内并发多个脉冲信号后，难以将回波信号的多普勒谱峰与不同相位的脉冲信号一一对应，现有技术中存在难以根据多个回波信号区分不同的发射通道的技术问题。
另一方面，在DDMA体制下通过脉冲信号测速时，脉冲多普勒雷达工作在中低重复频率，高速运动的观测目标在回波积累时间内会跨多个距离单元运动，即在角度估计过程中运动目标已经跨越了多个距离单元，波形产生相位差，对应的多普勒效应超出一个频率范围而产生模糊，导致根据模糊的多普勒图像解析出的运动目标速度不准确，即难以准确地测量出运动目标的真实速度，存在速度模糊的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种雷达测速解模糊方法、装置及存储介质，旨在有效解决现有技术中使用多普勒分频多址技术发射多个脉冲信号时难以根据多个回波信号区分不同的发射通道，以及雷达测速存在速度模糊的技术问题。
根据本发明的一方面，本发明提供一种雷达测速解模糊方法，用于MIMO雷达，所述MIMO雷达具有多个发射天线和多个接收天线，所述多个发射天线和所述多个接收天线之间构成多个通道，其特征在于，所述方法包括：
周期性地依序在第一发射时序内驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号，在第二发射时序内驱使所述多个发射天线中的第一发射天线向所述运动目标发射第二脉冲信号，以及在第三发射时序内驱使所述第一发射天线向所述运动目标发射第三脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号波形相同并且所述第二发射时序和所述第三发射时序之间具有预设时间差；
驱使所述多个接收天线接收所述运动目标反馈的与所述多个第一脉冲信号对应的第一回波信号、与所述第二脉冲信号对应的第二回波信号、以及与所述第三脉冲信号对应的第三回波信号；
对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和所述第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像，并基于所述第二距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的位置确定所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元，并基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号；
基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差；
根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度。
进一步地，所述方法还包括：
在所述驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号之前，对待发射的脉冲信号进行相位调制以得到所述多个第一脉冲信号，其中，所述多个第一脉冲信号中相邻的两个脉冲信号之间的相位偏移差相等。
进一步地，所述多个第一脉冲信号中与所述第一发射天线对应的目标脉冲信号的相位偏移量为零，并且所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号的相位偏移量与所述目标脉冲信号的相位偏移量一致。
进一步地，所述对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像包括：
对所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述第三回波信号分别进行距离维的傅里叶变换和多普勒维的傅里叶变换以得到所述第一距离-多普勒图像以及所述第二距离-多普勒图像，其中，所述多普勒维的傅里叶变换对应的采样点个数为预设的多普勒维采样点数。
进一步地，所述基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号包括：
在所述第二距离-多普勒图像中确定所述第一发射天线对应的距离单元的位置并将所述位置作为目标位置；
在所述第一距离-多普勒图像中筛选所处位置与所述目标位置相同的距离单元，并将筛选出的距离单元对应的第一回波信号确定为所述目标回波信号。
进一步地，所述基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差包括：
针对每个接收天线，确定该接收天线接收到的所述目标回波信号和所述第二回波信号的第一相位差，以及确定该接收天线接收到的所述第二回波信号和所述第三回波信号的第二相位差；
求取全部第一相位差的均值，并将所述全部第一相位差的均值作为所述第一平均相位差，求取全部第二相位差的均值，并将所述全部第二相位差的均值作为所述第二平均相位差。
进一步地，所述第一发射时序的周期、所述第二发射时序的周期、以及所述第三发射时序的周期均为相同的预设周期值。
进一步地，所述根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度包括：
(1)基于所述第一平均相位差和所述第二平均相位差得到实测相位差；
(2)根据所述实测相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算不模糊相位；
(3)基于所述不模糊相位、所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值和所述预设的多普勒维采样点数计算模糊数；
(4)基于所述不模糊相位和所述模糊数计算真实相位差；
(5)基于所述脉冲信号的波长、所述真实相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算所述运动目标的当前速度。
进一步地，所述基于所述第一平均相位差和所述第二平均相位差得到实测相位差包括：
根据下式得到所述实测相位差：
其中，表示所述实测相位差，/>表示所述第一平均相位差，/>表示所述第二平均相位差。
进一步地，所述基于所述实测相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算不模糊相位包括：
根据下式计算所述不模糊相位：
其中，表示所述不模糊相位，t1表示所述预设周期值，t2表示所述预设时间差与所述预设周期值之和，/>表示所述实测相位差。
进一步地，所述基于所述不模糊相位、所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值和所述预设的多普勒维采样点数计算模糊数包括：
根据下式计算所述模糊数：
其中，/>
其中，k表示所述模糊数，round函数表示对给定数值进行四舍五入计算，Ndopp表示所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值，N表示所述预设的多普勒维采样点数。
进一步地，所述基于所述不模糊相位和所述模糊数计算真实相位差包括：
根据下式计算所述真实相位差：
其中，表示所述真实相位差，/>表示所述不模糊相位，k表示所述模糊数。
进一步地，所述基于所述脉冲信号的波长、所述真实相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算所述运动目标的当前速度包括：
根据下式计算所述运动目标的当前速度：
其中，vtrue表示所述运动目标的当前速度，λ表示所述脉冲信号的波长，表示所述真实相位差，t1表示所述预设周期值，t2表示所述预设时间差与所述预设周期值之和。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种雷达测速解模糊装置，用于MIMO雷达，所述MIMO雷达具有多个发射天线和多个接收天线，所述多个发射天线和所述多个接收天线之间构成多个通道，其特征在于，所述装置包括：
脉冲信号发射单元，用于周期性地依序在第一发射时序内驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号，在第二发射时序内驱使所述多个发射天线中的第一发射天线向所述运动目标发射第二脉冲信号，以及在第三发射时序内驱使所述第一发射天线向所述运动目标发射第三脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号波形相同并且所述第二发射时序和所述第三发射时序之间具有预设时间差；
回波信号接收单元，用于驱使所述多个接收天线接收所述运动目标反馈的与所述多个第一脉冲信号对应的第一回波信号、与所述第二脉冲信号对应的第二回波信号、以及与所述第三脉冲信号对应的第三回波信号；
目标回波信号确定单元，用于对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像，并基于所述第二距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的位置确定所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元，并基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号；
平均相位差计算单元，用于基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差；
目标当前速度确定单元，用于根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如上所述的任一雷达测速解模糊方法。
通过本发明中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例，至少可以实现如下技术效果：
在本发明所公开的技术方案中，一方面，当雷达系统通过多普勒分频多址(DDMA)技术发射多个相位偏移量不同的脉冲信号后，驱使第一发射天线再发射两个脉冲信号，根据第二个或者第三个脉冲信号的回波信号可以确定出DDMA模式下的回波信号对应的发射天线，具有能快速将多个回波信号与多个发射天线相关联的技术效果。
另一方面，通过同一个发射天线发射三次脉冲信号，根据所有接收天线的多个回波信号对应的相位差求平均相位差，根据时间和相位的线性关系计算不模糊相位，可以准确地测量出运动目标的真实速度，解决了雷达测速时存在的速度模糊的问题，具有提高雷达的测量精度的技术效果。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明实施例提供的一种雷达测速解模糊方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的一种脉冲序列的波形示意图；
图3为本发明实施例提供的一种脉冲信号的相位编码示意图；
图4为本发明实施例提供的一种距离-多普勒图像示意图；
图5为本发明实施例提供的另外一种距离-多普勒图像示意图；
图6为本发明实施例提供的一种雷达测速解模糊装置的结构示意图。
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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1所示为本发明实施例所提供的雷达测速解模糊方法的步骤流程图，根据本发明的一方面，本发明提供一种雷达测速解模糊方法，用于MIMO雷达，所述MIMO雷达具有多个发射天线和多个接收天线，所述多个发射天线和所述多个接收天线之间构成多个通道，其特征在于，所述雷达测速解模糊方法包括：
步骤101：周期性地依序在第一发射时序内驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号，在第二发射时序内驱使所述多个发射天线中的第一发射天线向所述运动目标发射第二脉冲信号，以及在第三发射时序内驱使所述第一发射天线向所述运动目标发射第三脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号波形相同并且所述第二发射时序和所述第三发射时序之间具有预设时间差；
步骤102：驱使所述多个接收天线接收所述运动目标反馈的与所述多个第一脉冲信号对应的第一回波信号、与所述第二脉冲信号对应的第二回波信号、以及与所述第三脉冲信号对应的第三回波信号；
步骤103：对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和所述第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像，并基于所述第二距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的位置确定所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元，并基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号；
步骤104：基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差；
步骤105：根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度。
本发明公开了一种雷达测速解模糊方法，用于MIMO雷达，所述MIMO雷达具有多个发射天线和多个接收天线，所述多个发射天线和所述多个接收天线之间构成多个通道。
雷达系统利用发射的脉冲信号和对应的回波信号来探测目标的方位角和俯仰角，具体来说，发射天线向目标发送脉冲信号，当脉冲信号到达待测目标后返回回波信号，雷达系统获取目标返回的回波信号，并根据回波信号的幅度、相位、波长等信息来计算目标的当前位置和运动状态等。
MIMO雷达技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号在多个通道上进行传输，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量。
在MIMO雷达系统中，天线包括多个发射天线和多个接收天线，其中，任意一个发射天线和任意一个接收天线之间对应一个通道。一个发射天线对应多个接收天线，相应地，一个发射天线和多个接收天线之间形成多个通道。
以下对上述步骤101～105进行具体描述。
在上述步骤101中，周期性地依序在第一发射时序内驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号，在第二发射时序内驱使所述多个发射天线中的第一发射天线向所述运动目标发射第二脉冲信号，以及在第三发射时序内驱使所述第一发射天线向所述运动目标发射第三脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号波形相同并且所述第二发射时序和所述第三发射时序之间具有预设时间差。
示例性地，MIMO雷达具有多个发射天线，多个天线可以同时发射脉冲信号，也可以根据预设顺序分别发射脉冲信号。在本方案中，需要驱动发射天线发射三次脉冲信号，第一次发射时多个信号同时发射，后两次只有一个天线发射信号。
其中，在第一次发射信号之前，需要对将要发射的脉冲信号进行相位编码，以得到多个相位偏移量不同的脉冲信号，所有的相位偏移量呈线性关系。在第一个发射时序内，多个发射天线同时并发地发射第一脉冲信号，其中，每个发射天线发射的脉冲信号的相位偏移量不同。
紧接在第二个发射时序发射信号，在这个周期内，只有第一发射天线发射第二脉冲信号。同样的，在第三个发射时序内，第一发射天线发射第三脉冲信号。其中，第二脉冲信号和第三脉冲信号的波形相同，并且两个发射时序之间具有预设时间差。
举例来说，对于采用两片射频芯片级联的雷达，有6个发射天线和8个接收天线，其组成的天线阵列中，1个发射天线和8个接收天线之间组成8个接收通道。当通过多普勒分频多址(DDMA，Doppler Division Multiple Address)技术发射脉冲信号时，6根发射天线同时发射脉冲信号。图2为本发明实施例提供的一种脉冲序列的波形示意图，如图2所示，雷达有6个发射天线，在第一个发射时序中，6个发射天线Tx1-6分别发射一个脉冲信号，紧接着第一发射天线Tx1分别在两个发射时序中发射两次脉冲信号。
在上述步骤102中，驱使所述多个接收天线接收所述运动目标反馈的与所述多个第一脉冲信号对应的第一回波信号、与所述第二脉冲信号对应的第二回波信号、以及与所述第三脉冲信号对应的第三回波信号。
示例性地，在每次发射脉冲信号后，当脉冲信号达到到同一个运动目标后，运动目标将脉冲信号反射回来，多个接收天线接收多个回波信号，对应三次脉冲信号分别得到三组回波信号。
举例来说，当雷达天线为6发8收时，在第一个发射时序后，第一回波信号为8个接收天线分别接收的6个发射天线的脉冲信号的回波信号，因此雷达能获得6*8个回波信号。第二个发射时序后，只有第一发射天线对应的8个接收天线接收的回波信号，因此，第二个发射时序可获得8个回波信号。同理，第三个发射时序也能获得8个回波信号。
在上述步骤103中，对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和所述第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像，并基于所述第二距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的位置确定所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元，并基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号。
示例性地，当接收到回波信号后，对回波信号进行信号处理，具体来说，需要对回波信号进行二维多普勒处理以得到距离-多普勒图像。第一回波信号对应的距离-多普勒图像中有多个发射天线对应的多个谱峰。但是多普勒分频多址(DDMA)模式下获得的回波信号的多普勒谱峰难以与不同相位的脉冲信号一一对应，因此，不能确定每个谱峰对应的发射天线。为了计算运动目标的不模糊速度，需要在第一距离-多普勒图像的多个谱峰中区分出第一个发射天线对应的谱峰。
具体来说，第二距离-多普勒图像中的谱峰与第一发射天线发射的回波信号相对应，因此，若要在第一距离-多普勒图像中识别出第一发射天线对应的谱峰，首先获取第二距离-多普勒图像中第一发射天线对应的距离单元的位置信息，然后在第一距离-多普勒图像中确定出位置信息相同的距离单元，该距离单元所对应的谱峰即为第一发射天线的回波信号对应的谱峰。最后，基于该距离单元可以确定出第一发射天线对应的目标回波信号。
在上述步骤104中，基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差。
示例性地，当通过雷达对运动目标进行测速时，回波信号的相位偏移主要是由发射天线和运动目标之间的不同距离以及运动目标的位置移动而造成的。在本方案中，第一发射天线连续在三个发射时序中分别发射了一次脉冲信号。目标回波信号和第二回波信号之间会产生第一个相位差，第二回波信号和第三回波信号之间产生第二个相位差。
其中，第一发射天线对应多一个接收天线，比如当1个发射天线对应8个接收天线时，每个接收天线接收的回波信号对应计算出一个相位差，为了增加测速精度，对所有接收天线的回波信号获得的多个相位差进行求均值运算，分别得到第一平均相位差和第二平均相位差。
在上述步骤105中，根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度。
示例性地，由于三个回波信号是同一个发射天线发射的，因此不存在不同发射天线和运动目标之间的不同距离导致的相位差，频率偏移量只和运动目标的移动距离相关。另外，雷达发射脉冲信号的速度很快，发射时序的周期时间很短，在该短时间内，运动目标的运动速度约等于匀速，由此可得，第一相位差和第二相位差和时间呈线性关系，即通过相位差和时间可以计算出运动目标的当前速度。
进一步地，在本方案所公开的技术方案中，所述方法还包括：
在所述驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号之前，对待发射的脉冲信号进行相位调制以得到所述多个第一脉冲信号，其中，所述多个第一脉冲信号中相邻的两个脉冲信号之间的相位偏移差相等。
示例性地，通过多普勒分频多址(DDMA)技术发射脉冲信号，首先对脉冲信号进行相位编码，以得到多个呈线性关系的相位偏移量。举例来说，图3为本发明实施例提供的一种脉冲信号的相位编码示意图，假设雷达有6个发射天线和8个接收天线，6个发射天线Tx1-Tx6同时发射第一脉冲信号，其对应的DDMA编码的相位如图3所示，6个脉冲信号的相位偏移量分别为[0,45,90,135,180,225]。其中，相邻的两个脉冲信号之间的相位偏移差保持相等。
进一步地，所述多个第一脉冲信号中与所述第一发射天线对应的目标脉冲信号的相位偏移量为零，并且所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号的相位偏移量与所述目标脉冲信号的相位偏移量一致。
示例性地，如图3所示，第一发射天线对应的三次脉冲信号的相位偏移量保持一致，在第一次发射的脉冲信号时，第一发射天线对应的目标脉冲信号的相位偏移量为零，发射第二脉冲信号和第三脉冲信号时，不对脉冲信号进行相位调制，因此，两个脉冲信号的相位偏移量也为零。
进一步地，在上述步骤103中，所述对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像包括：
对所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述第三回波信号分别进行距离维的傅里叶变换和多普勒维的傅里叶变换以得到所述第一距离-多普勒图像以及所述第二距离-多普勒图像，其中，所述多普勒维的傅里叶变换对应的采样点个数为预设的多普勒维采样点数。
示例性地，对回波信号进行二维傅里叶变换(2D-FFT)，以得到两个距离-多普勒图像(RD图)，每个距离-多普勒图像上有很多个多普勒单元，每个多普勒单元对应一个回波信号的信息，根据该信息可以能计算出运动目标的距离、速度、角度、信噪比等特征。其中，第二次傅里叶变换为普勒维的傅里叶变换，进行变换时的采样点的个数需要提前设置，在解不模糊速度时需要用到该多普勒维采样点数。
进一步地，在上述步骤103中，所述基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号包括：
在所述第二距离-多普勒图像中确定所述第一发射天线对应的距离单元的位置并将所述位置作为目标位置；
在所述第一距离-多普勒图像中筛选所处位置与所述目标位置相同的距离单元，并将筛选出的距离单元对应的第一回波信号确定为所述目标回波信号。
示例性地，为了在第一距离-多普勒图像的多个距离单元中分辨出第一发射天线对应的单元，首先在第二距离-多普勒图像中获取第一发射天线对应的距离单元的参数信息，具体获取该距离单元的位置以作为目标位置。在第一距离-多普勒图像中，也有对应的与该目标位置保持一致的距离单元。由此，可以确定距离单元对应的第一回波信号确定为目标回波信号。
举例来说，图4为本发明实施例提供的一种距离-多普勒图像示意图，图5为本发明实施例提供的另外一种距离-多普勒图像示意图。在6个发射天线的雷达中，第一个脉冲信号对应的回波信号形成的第一距离-多普勒图像如图4所示，6个发射天线对应6个谱峰，但是雷达系统无法确定出每个谱峰所对应的发射天线。而第二脉冲信号或第三脉冲信号为第一发射天线单独发射的，其距离-多普勒图像如图5所示，在该图中，只有第一发射天线对应的一个谱峰，该谱峰的x值代表多普勒维值，y值代表距离信息，z值代表信号强度，其中，相同的发射天线对应的多普勒维值和距离信息是相同的，因此可以根据多普勒维值和/或距离信息来确定出相同的发射天线，进而确定出解不模糊速度所需的第一发射天线对应的回波信号。
进一步地，在上述步骤104中，所述基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差包括：
针对每个接收天线，确定该接收天线接收到的所述目标回波信号和所述第二回波信号的第一相位差，以及确定该接收天线接收到的所述第二回波信号和所述第三回波信号的第二相位差；
求取全部第一相位差的均值，并将所述全部第一相位差的均值作为所述第一平均相位差，求取全部第二相位差的均值，并将所述全部第二相位差的均值作为所述第二平均相位差。
示例性地，MIMO雷达有多个接收天线和多个发射天线，每个发射天线对应多个发射天线接收的多个回波信号，每个回波信号对应一个运动目标引起的相位差，为了提高测量精度，对多个回波信号引起的相位差进行取均值操作以获得第一平均相位差和第二平均相位差。
进一步地，所述第一发射时序的周期、所述第二发射时序的周期、以及所述第三发射时序的周期均为相同的预设周期值。
示例性地，第一发射天线发射脉冲信号的发射时序的周期保持一致，为提前设置的预设周期值。
进一步地，在上述步骤105中，所述根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度包括：
(1)基于所述第一平均相位差和所述第二平均相位差得到实测相位差；
(2)根据所述实测相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算不模糊相位；
(3)基于所述不模糊相位、所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值和所述预设的多普勒维采样点数计算模糊数；
(4)基于所述不模糊相位和所述模糊数计算真实相位差；
(5)基于所述脉冲信号的波长、所述真实相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算所述运动目标的当前速度。
示例性地，由于三个回波信号是同一个发射天线发射的，因此不存在不同发射天线和运动目标之间的不同距离导致的相位差，频率偏移量只和运动目标的运动距离相关，且短时间内的速度约等于匀速，因此第一相位差和第二相位差和时间呈线性关系，具体通过上面的5个步骤来处理相位差和时间等数据，以计算出运动目标的当前速度，。
进一步地，在上述步骤105中，所述基于所述第一平均相位差和所述第二平均相位差得到实测相位差包括：
根据下式得到所述实测相位差：
其中，表示所述实测相位差，/>表示所述第一平均相位差，/>表示所述第二平均相位差。
示例性地，第一平均相位差和第二平均相位差是由与运动目标的运动距离导致的，相对应地，两者之间的实测相位差则可以与运动目标的速度相关联，因此首先需要计算出第一平均相位差和第二平均相位差之间的实测相位差。
举例来说，根据图2所示的波形可以得到两组时间，t1表示第二发射序列与第一发射序列之间的时间差，即为第一发射序列的预设周期值，t2表示第三发射序列与第二发射序列之间的时间差，即为预设时间差与所述预设周期值之和。表示t1时间内由目标运动在8个接收通道上带来的第一平均相位差，同理/>表示t2时间内的第二平均相位差。以上可得到dT＝t2-t1时间内相位差为/>其中/>为实测相位差，证明过程如下：
设和/>对应的模糊数为k1和k2，则可得如下表达式：
进而可以得到如下表达式：
在dT足够小的情况下，不模糊，即可得到如下表达式：
其中，表示所述实测相位差，/>表示所述第一平均相位差，/>表示所述第二平均相位差。
进一步地，在上述步骤105中，所述基于所述实测相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算不模糊相位包括：
根据下式计算所述不模糊相位：
其中，表示所述不模糊相位，t1表示所述预设周期值，t2表示所述预设时间差与所述预设周期值之和，/>表示所述实测相位差。
示例性地，根据时间和相位的线性关系可以计算到(t1+t2+t1)时间内的不模糊相位。
进一步地，在上述步骤105中，所述基于所述不模糊相位、所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值和所述预设的多普勒维采样点数计算模糊数包括：
根据下式计算所述模糊数：
其中，/>
其中，k表示所述模糊数，round函数表示对给定数值进行四舍五入计算，Ndopp表示所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值，N表示所述预设的多普勒维采样点数。
示例性地，求运动目标的不模糊速度的关键点是求解模糊数，根据模糊数可以确定出运动目标的真实速度。
进一步地，在上述步骤105中，所述基于所述不模糊相位和所述模糊数计算真实相位差包括：
根据下式计算所述真实相位差：
其中，表示所述真实相位差，/>表示所述不模糊相位，k表示所述模糊数。
进一步地，在上述步骤105中，所述基于所述脉冲信号的波长、所述真实相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算所述运动目标的当前速度包括：
根据下式计算所述运动目标的当前速度：
其中，vtrue表示所述运动目标的当前速度，λ表示所述脉冲信号的波长，表示所述真实相位差，t1表示所述预设周期值，t2表示所述预设时间差与所述预设周期值之和。
通过本发明中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例，至少可以实现如下技术效果：
在本发明所公开的技术方案中，一方面，当雷达系统通过多普勒分频多址(DDMA)技术发射多个相位偏移量不同的脉冲信号后，驱使第一发射天线再发射两个脉冲信号，根据第二个或者第三个脉冲信号的回波信号可以确定出DDMA模式下的回波信号对应的发射天线，具有能快速将多个回波信号与多个发射天线相关联的技术效果。
另一方面，通过同一个发射天线发射三次脉冲信号，根据所有接收天线的多个回波信号对应的相位差求平均相位差，根据时间和相位的线性关系计算不模糊相位，可以准确地测量出运动目标的真实速度，解决了雷达测速时存在的速度模糊的问题，具有提高雷达的测量精度的技术效果。
基于与本发明实施例的一种雷达测速解模糊方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种雷达测速解模糊装置，用于MIMO雷达，所述MIMO雷达具有多个发射天线和多个接收天线，所述多个发射天线和所述多个接收天线之间构成多个通道，请参考图6，其特征在于，所述装置包括：
脉冲信号发射单元201，用于周期性地依序在第一发射时序内驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号，在第二
发射时序内驱使所述多个发射天线中的第一发射天线向所述运动目标发射第二脉冲信号，以及在第三发射时序内驱使所述第一发射天线向所述运动目标发射第三脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号波形相同并且所述第二发射时序和所述第三发射时序之间具有预设时间差；
回波信号接收单元202，用于驱使所述多个接收天线接收所述运动目标反馈的与所述多个第一脉冲信号对应的第一回波信号、与所述第二脉冲信号对应的第二回波信号、以及与所述第三脉冲信号对应的第三回波信号；
目标回波信号确定单元203，用于对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像，并基于所述第二距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的位置确定所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元，并基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号；
平均相位差计算单元204，用于基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差；
目标当前速度确定单元205，用于根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度。
进一步地，所述装置还用于：
在所述驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号之前，对待发射的脉冲信号进行相位调制以得到所述多个第一脉冲信号，其中，所述多个第一脉冲信号中相邻的两个脉冲信号之间的相位偏移差相等。
进一步地，所述多个第一脉冲信号中与所述第一发射天线对应的目标脉冲信号的相位偏移量为零，并且所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号的相位偏移量与所述目标脉冲信号的相位偏移量一致。
进一步地，所述目标回波信号确定单元203还用于：
对所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述第三回波信号分别进行距离维的傅里叶变换和多普勒维的傅里叶变换以得到所述第一距离-多普勒图像以及所述第二距离-多普勒图像，其中，所述多普勒维的傅里叶变换对应的采样点个数为预设的多普勒维采样点数。
进一步地，所述目标回波信号确定单元203还用于：
在所述第二距离-多普勒图像中确定所述第一发射天线对应的距离单元的位置并将所述位置作为目标位置；
在所述第一距离-多普勒图像中筛选所处位置与所述目标位置相同的距离单元，并将筛选出的距离单元对应的第一回波信号确定为所述目标回波信号。
示例性地，
进一步地，所述平均相位差计算单元204还用于：
针对每个接收天线，确定该接收天线接收到的所述目标回波信号和所述第二回波信号的第一相位差，以及确定该接收天线接收到的所述第二回波信号和所述第三回波信号的第二相位差；
求取全部第一相位差的均值，并将所述全部第一相位差的均值作为所述第一平均相位差，求取全部第二相位差的均值，并将所述全部第二相位差的均值作为所述第二平均相位差。
进一步地，所述第一发射时序的周期、所述第二发射时序的周期、以及所述第三发射时序的周期均为相同的预设周期值。
进一步地，所述目标当前速度确定单元205还用于：
(1)基于所述第一平均相位差和所述第二平均相位差得到实测相位差；
(2)根据所述实测相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算不模糊相位；
(3)基于所述不模糊相位、所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值和所述预设的多普勒维采样点数计算模糊数；
(4)基于所述不模糊相位和所述模糊数计算真实相位差；
(5)基于所述脉冲信号的波长、所述真实相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算所述运动目标的当前速度。
进一步地，所述目标当前速度确定单元205还用于：
根据下式得到所述实测相位差：
其中，表示所述实测相位差，/>表示所述第一平均相位差，/>表示所述第二平均相位差。
进一步地，所述目标当前速度确定单元205还用于：
根据下式计算所述不模糊相位：
其中，表示所述不模糊相位，t1表示所述预设周期值，t2表示所述预设时间差与所述预设周期值之和，/>表示所述实测相位差。
进一步地，所述目标当前速度确定单元205还用于：
根据下式计算所述模糊数：
其中，/>
其中，k表示所述模糊数，round函数表示对给定数值进行四舍五入计算，Ndopp表示所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值，N表示所述预设的多普勒维采样点数。
进一步地，所述目标当前速度确定单元205还用于：
根据下式计算所述真实相位差：
其中，表示所述真实相位差，/>表示所述不模糊相位，k表示所述模糊数。
进一步地，所述目标当前速度确定单元205还用于：
根据下式计算所述运动目标的当前速度：
其中，vtrue表示所述运动目标的当前速度，λ表示所述脉冲信号的波长，表示所述真实相位差，t1表示所述预设周期值，t2表示所述预设时间差与所述预设周期值之和。
此外，所述的雷达测速解模糊装置其他方面以及实现细节与前面所描述的雷达测速解模糊方法相同或相似，在此不再赘述。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如上所述的任一雷达测速解模糊方法。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种雷达测速解模糊方法，用于MIMO雷达，所述MIMO雷达具有多个发射天线和多个接收天线，所述多个发射天线和所述多个接收天线之间构成多个通道，其特征在于，所述方法包括：
周期性地依序在第一发射时序内驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号，在第二发射时序内驱使所述多个发射天线中的第一发射天线向所述运动目标发射第二脉冲信号，以及在第三发射时序内驱使所述第一发射天线向所述运动目标发射第三脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号波形相同并且所述第二发射时序和所述第三发射时序之间具有预设时间差；
驱使所述多个接收天线接收所述运动目标反馈的与所述多个第一脉冲信号对应的第一回波信号、与所述第二脉冲信号对应的第二回波信号、以及与所述第三脉冲信号对应的第三回波信号；
对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和所述第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像，并基于所述第二距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的位置确定所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元，并基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号；
基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差；
根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号之前，对待发射的脉冲信号进行相位调制以得到所述多个第一脉冲信号，其中，所述多个第一脉冲信号中相邻的两个脉冲信号之间的相位偏移差相等。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个第一脉冲信号中与所述第一发射天线对应的目标脉冲信号的相位偏移量为零，并且所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号的相位偏移量与所述目标脉冲信号的相位偏移量一致。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像包括：
对所述第一回波信号、所述第二回波信号和所述第三回波信号分别进行距离维的傅里叶变换和多普勒维的傅里叶变换以得到所述第一距离-多普勒图像以及所述第二距离-多普勒图像，其中，所述多普勒维的傅里叶变换对应的采样点个数为预设的多普勒维采样点数。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号包括：
在所述第二距离-多普勒图像中确定所述第一发射天线对应的距离单元的位置并将所述位置作为目标位置；
在所述第一距离-多普勒图像中筛选所处位置与所述目标位置相同的距离单元，并将筛选出的距离单元对应的第一回波信号确定为所述目标回波信号。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差包括：
针对每个接收天线，确定该接收天线接收到的所述目标回波信号和所述第二回波信号的第一相位差，以及确定该接收天线接收到的所述第二回波信号和所述第三回波信号的第二相位差；
求取全部第一相位差的均值，并将所述全部第一相位差的均值作为所述第一平均相位差，求取全部第二相位差的均值，并将所述全部第二相位差的均值作为所述第二平均相位差。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一发射时序的周期、所述第二发射时序的周期、以及所述第三发射时序的周期均为相同的预设周期值。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度包括：
(1)基于所述第一平均相位差和所述第二平均相位差得到实测相位差；
(2)根据所述实测相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算不模糊相位；
(3)基于所述不模糊相位、所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值和所述预设的多普勒维采样点数计算模糊数；
(4)基于所述不模糊相位和所述模糊数计算真实相位差；
(5)基于所述脉冲信号的波长、所述真实相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算所述运动目标的当前速度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一平均相位差和所述第二平均相位差得到实测相位差包括：
根据下式得到所述实测相位差：
其中，表示所述实测相位差，/>表示所述第一平均相位差，/>表示所述第二平均相位差。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述实测相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算不模糊相位包括：
根据下式计算所述不模糊相位：
其中，表示所述不模糊相位，t1表示所述预设周期值，t2表示所述预设时间差与所述预设周期值之和，/>表示所述实测相位差。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于所述不模糊相位、所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值和所述预设的多普勒维采样点数计算模糊数包括：
根据下式计算所述模糊数：
其中，/>
其中，k表示所述模糊数，round函数表示对给定数值进行四舍五入计算，Ndopp表示所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的多普勒维值，N表示所述预设的多普勒维采样点数。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基于所述不模糊相位和所述模糊数计算真实相位差包括：
根据下式计算所述真实相位差：
其中，表示所述真实相位差，/>表示所述不模糊相位，k表示所述模糊数。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基于所述脉冲信号的波长、所述真实相位差、所述预设周期值、所述预设时间差计算所述运动目标的当前速度包括：
根据下式计算所述运动目标的当前速度：
其中，vtrue表示所述运动目标的当前速度，λ表示所述脉冲信号的波长，表示所述真实相位差，t1表示所述预设周期值，t2表示所述预设时间差与所述预设周期值之和。
14.一种雷达测速解模糊装置，用于MIMO雷达，所述MIMO雷达具有多个发射天线和多个接收天线，所述多个发射天线和所述多个接收天线之间构成多个通道，其特征在于，所述装置包括：
脉冲信号发射单元，用于周期性地依序在第一发射时序内驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号，在第二发射时序内驱使所述多个发射天线中的第一发射天线向所述运动目标发射第二脉冲信号，以及在第三发射时序内驱使所述第一发射天线向所述运动目标发射第三脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号波形相同并且所述第二发射时序和所述第三发射时序之间具有预设时间差；
回波信号接收单元，用于驱使所述多个接收天线接收所述运动目标反馈的与所述多个第一脉冲信号对应的第一回波信号、与所述第二脉冲信号对应的第二回波信号、以及与所述第三脉冲信号对应的第三回波信号；
目标回波信号确定单元，用于对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离-多普勒图像，对所述第二回波信号和第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离-多普勒图像，并基于所述第二距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的位置确定所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元，并基于所述第一距离-多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号；
平均相位差计算单元，用于基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差；
目标当前速度确定单元，用于根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度。
15.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如权利要求1至13中任一项所述的雷达测速解模糊方法。
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