[發明專利]多載頻LFMCW雷達信號合成處理方法

有效

• 申請號: 202110390637.6
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113093141B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 韓壯志;李豪欣;劉利民;李琦;解輝;高振斌;劉賀雄;尹園威
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學;河北工業大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 河北冀華知識產權代理有限公司 13151
• 代理人: 王占華

1.一種多載頻LFMCW雷達信號合成處理方法，其特征在于包括如下步驟：

對不同載頻的回波差拍信號分別做快時間維FFT處理，求出所在距離單元；

確定其中一路信號為參考信號，利用Keystone變換將其他載頻對應的慢時間維信號的多普勒頻率變換成與參考信號相同的多普勒頻率；

分別對Keystone變換后的慢時間維信號與參考的慢時間維信號作互相關處理，求出其相位差，并對相位差進行補償；

將經過Keystone變換和互相關處理后的多路慢時間維信號直接進行合成處理，得到合成信號；

對合成后的信號進行慢時間維FFT處理，求出目標所在的速度單元；

找出二維頻譜中最大值的位置，估計目標的距離和速度，實現距離-速度解耦合；

在于快時間維FFT處理的方法如下：

假設以f_s為采樣頻率對K路信號進行采樣，每路接收天線均接收M個調頻周期的回波信號，每個調頻周期內的采樣點數為N，對每個調頻周期的差拍信號進行FFT處理，可得到第m個調頻周期的頻域信號為：

由上述可得，快時間維FFT得到的信號頻率為反映了目標所在的距離通道；頻域信號S_m,k(f)在頻率f_m,k處取得頻譜峰值：

分析上式可得：S_m,k(f_m,k)可以看作是一個以T為采樣周期的信號，其時間自變量為mT，頻率為即為多普勒頻率，反映目標的速度信息；

其中：f_k為發射信號載頻，B為發射帶寬，T為調頻周期，調頻斜率μ＝B/T，R為雷達之間的初始距離，v為運動速度，c為光速，v＜＜c，0＜m≤M；

所述利用Keystone變換將其他載頻對應的慢時間維信號的多普勒頻率變換成與參考信號相同的多普勒頻率的方法如下：

對于多載頻雷達信號，假設以第1路發射信號為參考信號，其快時間維FFT頻譜峰值為：

可得該信號的頻率為幅度為對于發射載頻為f_k的回波差拍信號，其快時間維FFT頻譜峰值結果可以表示為：

即S_k(m)可看作是對頻率為的信號以為采樣間隔進行采樣得到的離散信號，則由發射信號載頻不同而引起的多普勒頻率不同，可認為是對一個相同頻率的信號以不同的間隔進行采樣而造成的差異；因此，可對S_k(m)進行重采樣，令將原本不同的多普勒頻率校正為與參考信號相同的多普勒頻率；采用sinc內插法來進行變換，公式表示為：

其中，S′(m′)為經過Keystone變換后的采樣數據，經過變換后，不同回波對應的慢時間維信號具有相同的多普勒頻率，其信號形式為：

此時若直接對K路信號進行合成處理，得到的合成信號為：

由上式可知，在合成時，若存在相位差即滿足時，其中合成信號為：

此時，變換后的慢時間維信號相位與參考信號相同。

2.如權利要求1所述的多載頻LFMCW雷達信號合成處理方法，其特征在于所述相位差進行補償的方法如下：

將經過Keystone變換后的慢時間維信號與參考信號求互相關，可得互相關函數為：

即Keystone變換后的慢時間維信號與參考信號之間的相位差為：

由上式即可得出具有相同多普勒頻率的慢時間維信號的初始相位差；因此，在利用Keystone變換對頻率進行補償后，再將各路慢時間維信號與參考信號進行互相關處理，求出其相位差，并對其進行補償，從而實現信號相位的同步；經過補償后的信號與參考信號的相位保持一致，對其進行合成，得到的合成信號形式為：

對合成之后的慢時間維信號進行FFT處理，即可估計出目標的運動速度。