[發明專利]用于運動物體高精度測距的雷達裝置及其測量方法

在審

• 申請號: 202110031570.7
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112882048A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 陳侃;梁衛祖;劉培育;植寶輝;王磊
• 申請（專利權）人: 廣州合智瑞達科技有限公司
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 李通

1.一種用于運動物體高精度測距的雷達裝置，其特征在于：包括有依次并排設置的毫米波雷達、反射體，毫米波雷達固定于運動物體上，反射體通過固定背景墻固定安裝；反射體設置有多層沿豎直方向延伸的反射板，多層反射板的反射面積按照遠離毫米波雷達的方向逐漸增加；每層反射板中心位置與毫米波雷達的中心位置位于同一水平面內，距離毫米波雷達最遠的最后一層反射板與固定背景墻之間距離大于等于距離分辨率d_res的6倍，每層反射板與其后一層反射板之間的距離也大于等于距離分辨率d_res的6倍；所述距離分辨率d_res由公式求出，其中c是光速，B是FMCW波掃頻帶寬。

2.根據權利要求1所述用于運動物體高精度測距的雷達裝置，其特征在于：所述毫米波雷達的天線單元采用收發共用天線單元，其收發波束對稱設置，波束指向方向為0°。

3.根據權利要求2所述用于運動物體高精度測距的雷達裝置，其特征在于：所述毫米波雷達的天線采用圓極化透鏡天線，其3dB波束寬度小于等于±1.25°；所述毫米波雷達設置有Langer耦合器，Langer耦合器能夠給天線單元正交饋電，發天線的極化方式與收天線的極化方式方向互相相反。

4.根據權利要求3所述用于運動物體高精度測距的雷達裝置，其特征在于：所述反射體設置有第一層反射板和第二層反射板兩層反射板，第一層反射板的半徑r₁＝5mm，第二層反射板的半徑r₂＝30mm；每層反射板都為鋁板。

5.一種根據權利要求1～4之一所述用于運動物體高精度測距的雷達裝置的測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、雷達初始上電反射體尋找：

毫米波雷達發射調頻連續波，并接收反射體的第一層反射板和第二層反射板分別反射回來的電磁波，產生兩個差拍頻率Δf₁和Δf₂，分別經過高精度算法ZoomFFT變換，根據公式求出毫米波雷達與第一層反射板的距離d₁，和毫米波雷達與第二層反射板的距離d₂，兩者距離差為其中d是雷達與反射板距離，Δf是差拍頻率，T是FMCW波的掃頻時間周期，c是光速，B是FMCW波掃頻帶寬；

S2、確定反射體：

分別測量第一層反射板與毫米波雷達之間距離d₁，和第二層反射板與毫米波雷達之間距離d₂，優選滿足條件d₂-d₁＝Δd_real±d_res的反射物為預設的反射體；所有反射物都不能滿足預設條件時，根據反射物的二維FFT幅度譜值選取能量最大的反射物作為反射體目標；

S3、安裝毫米波雷達的運動物體移動過程中，通過第一層反射板和第二層反射板形成兩條跟蹤軌跡，當其中一層反射板形成的跟蹤軌跡受其它虛假目標干擾而丟失時，通過另一層反射板形成的跟蹤軌跡在Δd_real±d_res附近搜索，重新找回兩個反射板位置；

S4、在S3計算結果基礎上，分別計算第一層反射板和第二層反射板的信號能量和信噪比，選擇信號能量較大者與毫米波雷達之間距離值為準確值，最終結果采用線性濾波處理測距結果，實現精確距離和速度信息輸出。

6.根據權利要求5所述用于運動物體高精度測距的雷達裝置的測量方法，其特征在于：所述步驟S1中，毫米波雷達在一次測量過程中發射N個FMCW波形，N為16、32、64、128、256或者512；測量靜止反射板距離時，先對多個FMCW波形的時域采樣信號進行累加，再通過ZoomFFT頻譜細化算法求出反射板精確距離；運動物體相對反射板的移動速度則通過二維FFT求出。