[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

本發明公開了一種基于FMCW雷達RDI的數據集擴展方法，該方法包括：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；將雷達回波信號與雷達發射信號進行混頻；通過對混頻后的信號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；計算RDI的距離分辨率和速度分辨率；將RDI在距離維度和速度維度進行有效擴展，從而豐富雷達信號的數據集，有利于之后機器學習層面的研究。

技術領域

本發明涉及雷達信號數據領域，尤其涉及一種基于FMCW雷達RDI的數據集拓展方法。

背景技術

在人工智能時代，數據是基礎，任何研究都離不開數據。大規模數據的出現，才能讓龐大的模型能夠被很好的擬合。很多算法結果準確性的提升，都是數據集帶來的。

對于圖像數據來講，已經有大量現成的開源數據集；身邊各式各樣的圖片視頻也可以作為數據集的來源。而雷達信號數據集的建立只能通過不斷地數據采集，且復用性差。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于FMCW雷達RDI的數據集拓展方法，能夠解決當下雷達信號數據集稀缺的問題。通過數據集擴展，能夠更好地進行機器學習層面的研究。

為解決上述技術問題，本發明提出如下技術方案：一種基于FMCW雷達RDI(Range-Doppler-Image)的數據集擴展方法，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，即可得到距離多普勒圖RDI，進而可以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，我們知道，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、在擴展之前，我們需要計算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：