[發明專利]提升毫米波雷達檢測估計性能的自適應波形設計方法

在審

• 申請號: 202010870856.X
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112099015A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 王洪雁;薛喜揚;周賀;汪祖民
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01S13/931
• 分類號: G01S13/931;G01S13/536;G01S7/41
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

1.一種距離及速度分辨率約束下提升毫米波雷達目標檢測概率的方法，其特征在于：

步驟1：基于FMCW信號建立毫米波相控陣陣列檢測模型；

步驟2：對距離及速度分辨率與發射波形參數關系分析，構建考慮距離及速度分辨率的發射波形參數約束；

步驟3：基于最大化輸出SCNR準則，建立具有距離及速度分辨率約束的發射波形參數及接收權值聯合優化模型，得到關于優化變量的復雜非線性問題；

步驟4：交替迭代求解所得復雜非線性問題，獲取最優發射波形參數和接收權，以及相應的輸出SCNR。

2.如權利要求1所述的距離及速度分辨率約束下提升毫米波雷達目標檢測概率的方法，其特征在于：步驟1：基于FMCW信號建立毫米波相控陣陣列檢測模型：

FMCW信號振幅恒定，頻率在掃頻周期內線性變化，在t時刻第l個掃頻周期內FMCW信號表示為：

s_t(t,l)＝exp[j2πf₀(t-lT)+jπμ(t-lT)²]t∈[lT,(l+1)T] (1)

其中，f₀為初始頻率，μ＝B/T為調制頻率，B和T分別為信號調頻帶寬和掃頻周期；

假設運動目標相對雷達的徑向速度為v，初始距離為R₀，則第l個掃頻周期內回波信號表示為：

s_r(t,l)＝exp[j2πf₀(t-lT-τ)+jπμ(t-lT-τ)²] t∈[lT,(l+1)T] (2)

其中，τ＝2(R₀+vt)/c為目標延遲，c為光速；

將回波信號與本地參考信號混頻，忽略較小項，則得第l個掃頻周期內差拍信號為：

基于上式，第l個掃頻周期內差拍信號離散化為：

其中，f_s為采樣頻率，n＝1,2,…,N為采樣點序列；

毫米波雷達接收陣列由M個均勻間隔且各向同性的陣元所構成，在自動駕駛場景離散化為K個雜波塊的疊加，第l個掃頻周期內毫米波雷達所接收信號表示為：

其中，為接收信號矢量，α₀和α_k分別表示目標信號和第k個雜波塊的復幅度，雜波塊假設為服從均值為0，方差為σ_k²的高斯分布，為θ₀方向目標導向矢量，為θ_k方向雜波導向矢量，d和λ分別為相鄰陣元間隔及載波波長，通常d≤λ/2，n(l)為接收陣列噪聲，建模為服從均值為0，協方差為σ²的高斯分布；

基于式(5)，得L個周期內接收信號為：

其中，為L周期內接收信號矢量，為L周期內發射信號矢量，I_M為M維單位矩陣，表示Kronecker積，n＝[n(1)^T n(2)^T … n(L)^T]^T為接收噪聲矢量；

由式(6)得，波束形成后輸出數據表示為：

其中，為接收權矢量，(·)^H表示共軛轉置；

基于式(7)，輸出SCNR表示為：

其中，為發射信號矩陣，為雜波導向矢量矩陣，diag(·)表示對角矩陣，I_LM為LM維單位矩陣。