[發(fā)明專利]一種適用于FMCW雷達(dá)的相干頻譜壓縮感知測(cè)距方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210879599.5
• 申請(qǐng)日: 2022-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN115356716A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐爭(zhēng)光;曹璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/34
• 分類號(hào): G01S13/34
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 胡佳蕾

1.一種適用于FMCW雷達(dá)的相干頻譜壓縮感知測(cè)距方法，其特征在于，包括：

S1，將雷達(dá)接收的回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混頻，獲得差頻信號(hào)；

S2，對(duì)所述差頻信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換得到頻譜；

S3，在所述頻譜上乘以一個(gè)包含相位信息的指數(shù)項(xiàng)以進(jìn)行相位補(bǔ)償，并對(duì)補(bǔ)償后的頻譜取實(shí)部以獲得相干頻譜；

S4，對(duì)所述相干頻譜通過壓縮感知算法進(jìn)行匹配，確定約束問題；再利用CVX凸優(yōu)化工具箱求解所述約束問題，從而實(shí)現(xiàn)超分辨率測(cè)距。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于FMCW雷達(dá)的相干頻譜壓縮感知測(cè)距方法，其特征在于，所述S2包括：

S21，對(duì)所述差頻信號(hào)S(t)進(jìn)行離散采樣，得到離散差頻信號(hào)S(n)；

S22，對(duì)所述離散差頻信號(hào)S(n)進(jìn)行快速傅里葉變換得到頻譜F(k)；

其中，t表示時(shí)刻，n表示時(shí)域上采樣點(diǎn)的序號(hào)，k表示頻域上采樣點(diǎn)的序號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于FMCW雷達(dá)的相干頻譜壓縮感知測(cè)距方法，其特征在于，所述S3中，補(bǔ)償后的頻譜表示為：

其中，f₀表示發(fā)射信號(hào)的起始頻率，B表示掃頻帶寬；

所述相干頻譜表示為Re[P(k)]，其中，Re[]表示取實(shí)部。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于FMCW雷達(dá)的相干頻譜壓縮感知測(cè)距方法，其特征在于，所述S4中，約束問題表示為：

min||α||₁s..t.||Y-Θα||₂≤ε

其中，Y為K×1的測(cè)量值向量，其中第k個(gè)元素計(jì)算如下：

y_k＝Re[P(k)]

Θ為K×M的感知矩陣，其中第k行第m列的元素計(jì)算如下：

其中，表示距離為R_m的目標(biāo)對(duì)應(yīng)的時(shí)延，c為光速；

α為待求解的M×1系數(shù)向量；ε表示隨機(jī)噪聲約束常數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于FMCW雷達(dá)的相干頻譜壓縮感知測(cè)距方法，其特征在于，所述S4中，利用CVX凸優(yōu)化工具箱求解所述約束問題，從而實(shí)現(xiàn)超分辨率測(cè)距，包括：

利用CVX凸優(yōu)化工具箱求解所述約束問題，得到系數(shù)向量α中的非零值對(duì)應(yīng)于待估計(jì)距離集R_m＝R+hm,m＝0,1,...,M-1中的距離，從而獲取最終的目標(biāo)距離估計(jì)值；其中，R表示初始距離，h表示步長(zhǎng)。

6.一種適用于FMCW雷達(dá)的相干頻譜壓縮感知測(cè)距裝置，其特征在于，包括：

差頻信號(hào)獲取模塊，用于將雷達(dá)接收的回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混頻，獲得差頻信號(hào)；

頻譜獲取模塊，用于對(duì)所述差頻信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換得到所述差頻信號(hào)的頻譜；

相干頻譜獲取模塊，用于在所述頻譜上乘以一個(gè)包含相位信息的指數(shù)項(xiàng)以進(jìn)行相位補(bǔ)償，并對(duì)補(bǔ)償后的頻譜取實(shí)部以獲得相干頻譜；

測(cè)距模塊，用于對(duì)所述相干頻譜通過壓縮感知算法進(jìn)行匹配，確定約束問題；再利用CVX凸優(yōu)化工具箱求解所述約束問題，從而實(shí)現(xiàn)超分辨率測(cè)距。

7.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法。