[發明專利]一種基于FMCW雷達RDI的數據集拓展方法

有效

• 申請號: 202110281004.1
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112782665B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 王勇;陳君毅;曹佳禾;蔣德琛;王智銘
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種基于FMCW雷達RDI的數據集擴展方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、讀取雷達傳感器接收到的待測對象反射回的雷達回波信號，記為S₁；

步驟2、將雷達回波信號S₁與雷達發射信號S₂進行混頻，混頻后得到的信號其中ω₁和ω₂分別表示雷達回波信號和雷達發射信號的頻率，和分別表示兩個信號的相位；

步驟3、通過對混頻后的信號D(t)進行快時間維度和慢時間維度的處理，得到距離多普勒圖RDI，進而提取多目標的距離和速度信息；具體為：

將混頻后的信號D(t)及雷達傳感器參數，通過快時間維度FFT得到距離信息R：

在FMCW的差拍信號D(t)中，差拍信號的頻率為：

再通過慢時間維度FFT得到速度信息v：

其中f_movingBeat和f_staticBeat分別為目標運動和靜止狀態下差拍信號的頻率，f_d為多普勒頻率，f_c為掃頻帶寬，R為目標距離，C為光速，t_c為掃頻周期，f為Chirp信號的中心頻率，v為目標速度；得到的RDI是一張x軸為距離維度，y軸為速度維度，值為信號強度的圖像；

步驟4、計算RDI的距離分辨率和速度分辨率；

根據數字信號處理的基礎知識：第k個采樣點的頻率f_k與采樣頻率f_s間的關系，推出第k個采樣點的角頻率ω_k服從如下關系：

其中N_s為采樣點數，Ω為模擬角頻率，T_s為采樣周期，取出等式中的第二項和第四項，有：

可得第k個采樣點的頻率f_k與采樣頻率f_s間的關系為：

根據RDI中，n₁為快時間維度FFT中目標對應的坐標序列號，n₂為慢時間維度FFT中同一目標對應的坐標序列號，得到：

其中N_Chirp為慢時間維度處理中Chirp序列的積累個數；可解得：

因為

t_seq＝N_Chirp·t_c

推出

其中t_seq為一幀所有Chirp信號的時長；

最終得到距離分辨率R_res和速度分辨率v_res，分別為：

步驟5、距離維擴展：若當前點距離為R₁、強度為I₁，將其移動至R₂這一距離上，需要將其強度修改為：

將所有數據向外擴展一個距離分辨率R_res，創建一個新的RDI′的公式如下；

I′₀＝0

變換后，整體數據的強度中心向外擴展一個距離分辨率R_res；生成矩陣大小為x_max·y_max的噪聲加入RDI′中以增強其泛化性，x_max為距離維的最大值，y_max為速度維的最大值；

步驟6、速度維擴展：將所有數據向外擴展一個速度分辨率v_res，創建一個新的RDI′的公式如下：

I′_y+1＝I_y，0＜y≤y_max

I′₀＝0

變換后，整體數據的強度中心向外擴展一個速度分辨率v_res；并和距離維擴展一樣加入噪聲。

2.根據權利要求1所述的一種基于FMCW雷達RDI的數據集擴展方法，其特征在于，所述雷達傳感器采用頻率區間為57.4GHz至62.6GHz的FMCW毫米波雷達。