[發(fā)明專利]一種基于77GHz毫米波雷達(dá)的鋸齒波測距測速方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710740727.7
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN107688178A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹秀英
• 申請（專利權(quán)）人: 上海通趣科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S13/58
• 分類號(hào): G01S13/58;G01S13/34
• 代理公司: 上海遠(yuǎn)同律師事務(wù)所31307
• 代理人: 丁利華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，尤其涉及一種基于77GHz毫米波雷達(dá)的鋸齒波測距測速方法。

背景技術(shù)

毫米波雷達(dá)目前被廣泛的應(yīng)用于交通探測領(lǐng)域，而其中77GHz毫米波雷達(dá)無論是在體積還是在探測精度和探測距離上有著非常大的優(yōu)勢，這是由于77GHz的雷達(dá)微帶天線更容易在較小的天線體積下實(shí)現(xiàn)窄波束和高增益。因?yàn)檫@些特性，基于77GHz的毫米波雷達(dá)將成為主動(dòng)安全的標(biāo)準(zhǔn)配置。目前,已知的成熟的77GHz毫米波雷達(dá)方案均來自國外的供應(yīng)商,國內(nèi)無論是高校還是供應(yīng)商對這方面的研究較少。目前國內(nèi)的相關(guān)公司和院校對于雷達(dá)算法方面的研究主要集中在對于三角波方案的研究，主要有以下幾個(gè)專利：

1、“一種車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)多目標(biāo)個(gè)數(shù)獲取方法”(專利申請?zhí)枮?01510875924.0)，提出一種采用變周期的三角波的雷達(dá)檢測多目標(biāo)車距和車速的算法。

2、“一種毫米波雷達(dá)測距系統(tǒng)”(專利申請?zhí)枮?01520531100.7)，介紹了一種基于三角波的毫米波FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)。

3、“基于車載毫米波雷達(dá)的前方物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)及分類方法”(專利申請?zhí)枮?01510085048.1)，介紹了一種基于車載毫米波雷達(dá)的前方物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)方法，其特征在于：基于車載毫米波雷達(dá)所直接測量的有限前方物體運(yùn)動(dòng)的側(cè)向速度信息，建立前方物體在大地坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)方程，利用自適應(yīng)卡爾曼濾波估計(jì)算法，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地估計(jì)前方物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

4、“車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)多目標(biāo)檢測方法”(專利申請?zhí)?01510874147.8)使用頻率聚類算法，求得CW波形回波信號(hào)的多普勒頻率矩陣，并計(jì)算出相對速度矩陣；在FMCW上下掃頻中也使用頻率凝聚算法，獲得上下掃頻的頻率值，并解算出目標(biāo)的速度矩陣和距離矩陣。

5、“車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)多目標(biāo)檢測裝置”(專利申請?zhí)?01510875902.4)，發(fā)射周期性的FMCW與CW的組合波形，接收回波信號(hào)，在FMCW上下掃頻中也使用頻率凝聚算法，獲得上下掃頻的頻率值，并解算出目標(biāo)的速度矩陣和距離矩陣。

一般來說現(xiàn)在的車用雷達(dá)使用的基本上都是調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá),該種類的雷達(dá)主要優(yōu)點(diǎn)有輻射功率小、測距測速精度高、設(shè)備相對簡單、易于實(shí)現(xiàn)固態(tài)化設(shè)計(jì)、具有良好的電子對抗(ECM)和低截獲概率(LPI)性能等。工作原理是用回波信號(hào)和發(fā)射信號(hào)的一部分進(jìn)行相干混頻，得到包含目標(biāo)距離和速度信息的差頻信號(hào)，然后對差頻信號(hào)進(jìn)行處理和檢測即可得到目標(biāo)的距離和速度。

對于FMCW線性調(diào)頻的測速和測距，一般有兩種方法：三角波和鋸齒波。三角波的調(diào)制方式一般被稱為慢速FMCW，這種方式同時(shí)獲得目標(biāo)的距離和速度，但是波長較長，速度較慢，一般用于傳統(tǒng)的信號(hào)處理性能較低的系統(tǒng)。而鋸齒波波長較短，速度快抗干擾能力強(qiáng)，雖然無法通過一次快速傅立葉變換(FFT)同時(shí)獲得目標(biāo)物體的距離和速度，但是可以通過二維FFT，先測出距離，再測速度的方式來獲取物體的距離和速度，隨著芯片處理能力的越來越強(qiáng)，內(nèi)存空間越來越大，鋸齒波調(diào)頻是近年來越來越被廣泛采用的新的快速FMCW調(diào)制方式。

如上述專利技術(shù)方案，相關(guān)算法均是基于三角波的調(diào)制方式來進(jìn)行開發(fā)的相關(guān)算法，對于鋸齒波方式的相關(guān)算法并無提及。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，基于77GHz毫米波雷達(dá)特性，提出一種基于多發(fā)多收天線的鋸齒波雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的測距測速方法，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高精度的近距離和遠(yuǎn)距離的多目標(biāo)測距測速。

本發(fā)明的一種基于77GHz毫米波雷達(dá)的鋸齒波測距測速方法，包括以下步驟：

a.N_t根發(fā)射天線依次發(fā)射相同的調(diào)頻連續(xù)鋸齒波發(fā)射信號(hào)并組成虛擬陣列，所述多個(gè)發(fā)射天線采用不同的掃頻帶寬和鋸齒波數(shù)量；

b.N_r根接收天線接收所述發(fā)射信號(hào)的回波信號(hào)，將一個(gè)發(fā)射周期內(nèi)，相同接收天線接收的不同發(fā)射天下發(fā)射信號(hào)的回波信號(hào)進(jìn)行合并，形成虛擬陣列其中，N_s＝f_sT，N_sa1為發(fā)射周期；

c.對每個(gè)發(fā)射周期、每根天線的接收信號(hào)沿快時(shí)間維進(jìn)行加窗FFT，得到N_qFFT為快時(shí)間維FFT點(diǎn)數(shù)；

d.對每根接收天線，不同距離單元的接收信號(hào)進(jìn)行慢時(shí)間維FFT，得到N_sFFT為慢時(shí)間維FFT點(diǎn)數(shù)；

e.對Y^VFF的每個(gè)距離-速度單元都進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到

f.對所有距離-速度單元進(jìn)行波束成形，得到