[發(fā)明專利]調頻連續(xù)波雷達高精度測距方法

在審

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• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105629224A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 董貴濱
• 申請（專利權）人: 珠海上富電技股份有限公司
• 主分類號: G01S13/34
• 分類號: G01S13/34;G01S13/93
• 代理公司: 廣東秉德律師事務所 44291
• 代理人: 閆有幸;楊煥軍

〖技術領域〗

本發(fā)明屬于雷達通信和汽車電子技術領域，特別是一種汽車主動防撞雷達高精度測距方法。

〖背景技術〗

由于調頻連續(xù)波雷達探測技術體制是基于在頻域內對回波中頻信號的頻率測量實現(xiàn)對目標距離和速度信息的提取。若直接采用N點離散傅里葉變換，由于離散傅里葉變換的“柵欄效應”，使得中頻信號的頻率分辨率低，所得的LFMCW探測系統(tǒng)的測距精度較低，為此為了提高LFMCW雷達系統(tǒng)的測量精度，需要首先細化中頻信號的頻譜，提高頻率分辨力。

目前常用的頻譜細化方法主要由直接抽取法、級聯(lián)FFT法、頻域增采樣法、時域補零法、Chirp_Z變換法和ZFFT變換法。

直接抽取法通過多級帶通濾波來壓縮數(shù)據(jù)率，計算FFT獲得較高的頻率分辨力。但是當抽取的頻率范圍變化時，抽取比必須調整，從而帶通濾波器也必須重新設計，因而不利于硬件結構的設計。

級聯(lián)FFT法通過對輸入信號首先進行重疊抽樣，每段抽樣數(shù)據(jù)為N點，段與段之間的重疊率為α，即重疊αN點。對每一段數(shù)據(jù)進行N點FFT運算，然后將M段的頻譜轉角重排，將對應于每一段上相同的譜分量值取出來，完成M點的FFT運算，最后得到頻率細化的FFT輸出。該方法可以通過第一級FFT得到頻譜的全貌，選定需要精確譜分析的頻段后，再進行第二級FFT運算，可以提供多個分散頻率段的細化頻譜結構，適用于同時計算數(shù)個窄帶范圍內的頻譜細化的FFT情況。

頻域增采樣法，采用頻域增采樣法對中頻信號離散譜進行細化，以降低整個頻域內的采樣間隔，從而實現(xiàn)以較小的運算量實現(xiàn)對中頻信號的全稱細化，提供測距精度。頻率插值法雖然簡單容易實現(xiàn)，但要求各個散射點相距很遠時才能有效，否則由于各個散射點的頻譜泄露將造成測距誤差增大，因此適用于各散射點相距較遠的目標。

時域補零法通過直接在時域上對信號補零的方法增加采樣點數(shù)，即增加FFT變換的點數(shù)N來減小譜線間隔，是一種最直接的方法，但該方法運算量大，適用于對實時性要求不高的頻譜細化。

ZFFT頻譜細化方法是一種可以對頻譜中的任意頻帶以指定采樣率進行細化分析的算法，在數(shù)據(jù)處理點數(shù)相同額情況下，使用ZFFT對信號進行處理可以獲得比FFT更高的頻率分辨力，但該方法僅分析了信號中的正頻率部分，雖然減少了運算量，但細化后的頻譜與實際頻譜存在不一致的現(xiàn)象，導致了頻譜位置偏移，必然影響距離測量準確度。

Chirp_Z頻域細化方法通過對單位圓上的任意一段曲線以指定間隔進行的傅里葉變換，使輸出點數(shù)大于輸入點數(shù)，從而實現(xiàn)頻譜細化，提高系統(tǒng)的測距精度，但該方法需要事先設定觀測頻帶，需要與FFT變換級聯(lián)使用。

〖發(fā)明內容〗

本發(fā)明的目的是提供一種具有實際應用價值的調頻連續(xù)波雷達高精度測頻方法，從而實現(xiàn)調頻連續(xù)波雷達的高精度測距，推動高精度測距雷達的工程化應用。本發(fā)明的目的由以下技術方案實現(xiàn)：

一種調頻連續(xù)波雷達高精度測頻方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)預估的探測距離，對離散化的回波數(shù)據(jù)進行低通濾波和再采樣處理；

(2)通過對回波數(shù)據(jù)的頻譜分析，選定CZT待處理的頻帶范圍；

(3)根據(jù)選定的頻帶范圍及所需的測頻精度要求，設置CZT算法初始參數(shù)，并得到細化后的頻譜；

(4)利用能量重心法對細化的頻譜進行頻譜凝聚。

本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明具有運算量小，頻譜細化精度高，抗噪性能優(yōu)等優(yōu)點，特別是針對弱小目標，仍然具有良好的探測效果。

〖附圖說明〗

圖1為本發(fā)明提供的高精度測頻方法的流程框圖。

圖2為基2FFT測頻精度的示意圖。

圖3為基于CZT算法的測頻精度。

圖4為本發(fā)明提供的高精度測頻方法的測頻精度的示意圖。

〖具體實施方式〗

結合圖1及圖4所示，本發(fā)明，一種調頻連續(xù)波雷達高精度測頻方法，主要包括如下步驟：

(1)根據(jù)預估的探測距離，對離散化的回波數(shù)據(jù)進行低通濾波和再采樣處理，以便使用相同的N點傅里葉變換獲取相對較高的頻譜分辨率。

(2)通過對回波數(shù)據(jù)的頻譜分析，選定CZT待處理的頻帶范圍。具體是對再采樣后的數(shù)據(jù)進行基2FFT處理，不足的部分進行補零操作。此外，為了降低漏警概率，選定的頻帶可以預留保護邊帶。

(3)根據(jù)選定的頻帶范圍及所需的測頻精度要求，設置CZT算法初始參數(shù)，并得到細化后的頻譜。具體包括：