[發明專利]一種三角波調頻近程探測系統測速測距方法

在審

• 申請號: 201810483894.2
• 申請日: 2018-05-19
• 公開（公告）號: CN108710123A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 趙惠昌;范婉華;范利光;劉倩云;邢嬌;范聿杰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明涉及一種三角波調頻近程探測系統測速測距方法，采用全相位傅里葉變換相位差測頻，即對差頻信號分別進行傅里葉變換和全相位傅里葉變換求相位，利用相位差對傅里葉變換測頻進行修正，得到精確度較高的差頻和多普勒頻率。本發明利用全相位傅里葉變換的相位不變性，成功地對差頻頻率進行修正，從而提高了測速測距的精度。

技術領域

本發明涉及近程探測技術，特別是一種三角波調頻近程探測系統測速測距方法。

背景技術

目前，線性調頻近程探測系統由于其體積小、結構簡單、精度高、成本低廉等優點，在各個領域得到了廣泛應用。在實際的信號處理中，FFT變換的分辨率和柵欄效應會對系統的測速測距精度造成影響。

常用的欠采樣測速方法由于需要平衡測速實時性和多普勒信號的頻率精度，實時性和測速精度都有限制。FFT+CZT測頻法可以提高頻率精度，但精度的提高受FFT點數和CZT點數影響，同樣的掃頻時間內增加點數不僅需要提高采樣率，而且會增加數據處理量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三角波調頻近程探測系統測速測距方法，調高線性調頻探測系統中測速測距精度。

實現本發明目的的技術方案為：一種三角波調頻近程探測系統測速測距方法，其特征在于，包括如下步驟：

全相位數據預處理：將差頻信號進行全相位數據預處理，即用卷積窗w_c對以x(0)為中心的長(2N-1)的數據向量進行加權處理，再移位求和；

FFT測相：對全相位預處理后的數據和未處理的差頻數據分別利用FFT法測出主譜線上的相位值；

相位差校正：利用上述兩個相位值的差值與頻偏值成正比的關系，得到信號頻率的估計；

上下掃頻段頻率對消：通過上下掃頻段差頻信號頻率，算出對應時刻目標距離與速度。

進一步的，全相位數據預處理是列出x(n)所有包含x(0)的子數據向量，將所有子數據向量在原截斷位置進行周期延拓，在截斷的主區間內進行求和，得到新的全相位周期延拓信號。

進一步的，對于三角波線性調頻體制，上掃頻段差頻頻率f_p和下掃頻段差頻頻率f_q與目標距離R分別存在以下對應關系：

其中ΔF為頻偏，T_m為掃頻周期，R為目標距離，c為電磁波的傳播速度，為目標的多普勒頻率，v為目標運動速度，λ為載波波長。

進一步的，FFT測相的具體步驟為：

單頻復指數序列N是FFT的點數，m是實際頻率所在的位置，θ₀是實際相位值，假設主譜線的譜序號為k^*，m＝k^*+δ，δ為頻率偏移，

x(n)進行FFT后，FFT主譜線上的相位值為:

x(n)進行全相位FFT后，全相位FFT主譜線上的相位值為:

進一步的，相位差校正具體為：

將全相位FFT得到的相位值減去FFT得到的相位值，可得

信號真實頻率的估計：

進一步的，通過上下掃頻頻率對消，消除多普勒的影響，準確地測定目標距離與速度：