一種雙通道四斜率調制的多目標提取方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及多目標提取方法，特別設及一種雙通道四斜率調制的多目標提取方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術的發展，雷達技術在民用領域的應用日益廣泛，如交通測速雷達、交 通流量監控雷達、汽車防撞雷達、船用防撞雷達、安防雷達等等。雷達探測相對于視頻檢測 具有全天候、不受天氣環境影響等優點，具有很好的市場前景。目前，國內使用比較廣泛的 是基于多普勒效應的連續波多普勒雷達，多普勒效應是指當發射源和接收者之間有相對運 動時，接收到的信號頻率將發生變化，通過測量發射信號與接收信號的頻率差可W計算出 目標的運動速度，傳統的多普勒雷達只能測量物體的運動速度信息，不能測量物體的距離、 位置信息，大大限制了應用范圍。
[0003] 在專利方面，深圳市華儒科技有限公司的王鐘鳴、杜勁申請了專利-一種交通測速 方法及裝置(公布號CN 102798862 A)，該專利介紹了一種對測速范圍內所有車輛的最大速 度進行測量的方法，該方法只適用于單目標的情況，當測速范圍內有多輛車時，無法區分車 輛與速度的對應關系。成都中遠信電子科技有限公司的龍寧申請了專利-一種連續波測速 雷達(公布號CN 104251992 A)，該專利介紹了一種線性調頻連續波雷達，該雷達主要應用 于道路交通測速領域，可實時檢測每個過往車輛的真實速度，只適用于單目標的情況。徐成 埼申請了專利-闖紅燈檢測雷達(公布號CN 103366559 A)，該專利提供了一種WFMCW原理 為基礎的雷達闖紅燈抓拍系統，當車輛進入或駛離雷達陰影時，雷達觸發高清相機抓拍違 章車輛的行駛圖片。豐田自動車株式會社申請了專利-防碰撞控制裝置（公布號CN 104816697 A)，該專利介紹了一種使用圖像傳感器和雷達傳感器對車輛附件物體進行探測 的方法。北京大學深圳研究生院的唐玲、王正蠢、黃利君、徐峰、孟繁宇、李燕紅、王新安、張 興申請了專利-一種調頻連續波汽車防撞雷達系統（公布號CN 102788980 A)，該專利通過 對雷達中頻信號進行頻譜分析，將測量結果轉換為距離和速度信息，最大作用距離150米， 距離分辨率1米，速度分辨率1米/秒。安徽藍盾光電子股份有限公司的陳建設、王飛、賀德溪 申請了專利-一種具有車輛方向辨別功能的測速雷達系統（公布號CN 102445689 A)，該專 利提供了一種高性能、低成本、便于使用、能夠辨別車輛方向的具有車輛方向辨別功能的測 速雷達系統。中國科學院上海光學精密機械研究所的楊薇、陳衛標、賀巖申請了專利-高精 度測速測距激光雷達系統及測速測距方法(公布號CN 101236253 B)，該專利提供了一種測 量目標距離和速度的方法，但是多目標處理能力不佳，且激光容易受環境因素影響。上海激 視通信技術有限公司的楊立成、王凱、呂曉明、楊志偉、潘今一申請了專利-單雷達多車道智 能測速方法及其系統（公布號CN 104424804 A)，該專利提供了一種單雷達多車道智能測速 方法及其系統，使用一臺雷達對多個車道進行探測并觸發對應車道的相機拍照。中國科學 院電子學研究所的李和平申請了專利-基于對稱Ξ角LFMCW雷達的高精度實時微波測速測 距裝置(公布號CN 103630888 A)，該專利實現了對運動目標速度和距離的高精度測量，但 是對于多目標的情況該方法處理效果欠佳。
[0004] 線性調頻連續波雷達具有發射功率低、距離分辨率高、抗干擾能力強、體積小、重 量輕、結構簡單等優點，在眾多場合得到了廣泛應用。傳統的線性調頻連續波雷達一般采用 銀齒波或對稱Ξ角波調制，通過發射信號和回波信號的頻率差對目標速度和距離進行解 算。
[0005] 銀齒波在速度和距離上存在模糊，不能準確測量運動目標的速度和距離。
[0006] 當接收機回波信號中存在η目標信號時，上升段和下降段回波信號與發射信號的 差頻信號經快速傅里葉變換后各有η根譜線，對上升段和下降段數據進行兩兩匹配共有η 2 組數據，η2組數據中只有η組為真實目標，其余η2-η組為虛假目標，因此對稱Ξ角波調頻雷達 在多目標情況下存在頻譜配對問題，只適用于單目標的情況。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是提供一種雙通道四斜率調制的多目標提取方法，有效解決了多目 標識別、探測問題，多目標跟蹤問題，并具有測距、測速精度高，穩定性好，低成本，處理簡 單，易于實現等優點，能夠滿足眾多場合的應用需求，市場前景良好。
[000引為了實現W上目的，本發明是通過W下技術方案實現的：
[0009] -種雙通道四斜率調制的多目標提取方法，其特點是，該方法包含：
[0010] S1，雷達信號處理單元控制頻率產生器產生調制信號經過福射、接收并處理得到 回波信號頻譜；
[0011] S2，通過恒虛警方法從回波信號頻譜中提取目標；
[0012] S3,產生一四斜率調制波形，去除所述目標中的虛假目標得出真實目標，并得出所 述真實目標的實際距離和實際速度；
[0013] S4,對不同周期探測的結果進行目標匹配、數據融合，利用卡爾曼濾波對多目標進 行跟蹤濾波。
[0014] 所述的步驟S1包含：
[0015] S1.1，雷達信號處理單元控制頻率產生器產生調制信號，經過功率放大器放大后 輸出到發射天線，發射天線將發射信號福射出去；
[0016] S1.2，所述的發射信號由一個或多個目標反射回兩個接收天線；
[0017] S1.3,回波信號經過低噪音放大器放大、混頻、低通濾波后得到中頻信號；
[0018] S1.4,雷達信號處理單元控制模數轉換器對中頻信號進行采樣得到信號頻譜。
[0019] 所述的步驟S3包含：
[0020] S3.1，產生一四斜率調制波形，所述的四斜率調制波形由兩個梯形波形構成，每個 梯形波形均由上升段、水平段、下降段構成;一個梯形波形的調制帶寬為Β1，另一個梯形波 形的調制帶寬為Β2，梯形波形的調制時間和斜率Κ1、Κ2、Κ3、Κ4，W及調制帶寬Β1、Β2均可由 雷達信號處理單元根據當前目標數量、目標類型進行實時控制；
[0021] S3.2,當測量單目標時通過式（1)，計算目標的相對雷達的徑向距離R和徑向速度 V;
[0022]
[0023] 其中，Τ為調制時間，B為調制帶寬，f/為上升段回波信號與發射信號的差頻頻率， 為下降段回波信號與發射信號的差頻頻率；
[0024] 當測量η個目標時，n>l，將兩個梯形上升段、下升段和水平段的距離和速度值與 目標的距離和速度值是否重合，若是，則為真實目標，若否則為虛擬目標；
[0025] S3.3，利用雙通道回波信號的相位差計算目標與雷達的夾角，并求出目標的實際 距離和實際速度。
[00%] 所述的步驟S4包含：
[0027] S4.1，設置一個目標堆存放歷史目標信息，所述目標堆中的每個歷史目標包含ID、 距離因子、速度因子、角度因子和系統因子；
[00%] S4.2,根據公式(2)對每次解算后的目標的實際距離和實際速度計算目標屬性：
[0029]
[0030] 其中，α為距離因子，β為速度因子，X為角度因子，K為系統因子，巧為目標屬性。
[0031] S4.3,判斷目標屬性是否與目標堆中某個ID的目標屬性匹配，若是，則為同一個目 標，并使用當前目標屬性的計算值對所述的ID進行更新;若否，則為所述的目標重新分配一 ID，并加入到目標堆中；
[0032] S4.4，若目標堆中的某個ID連續Z次沒有得到更新，則從目標堆中刪除對應的目標 ?目息；
[0033] S4.5，利用卡爾曼濾波對多目標進行遞歸跟蹤和濾波。
[0034] 本發明與現有技術相比，具有W下優點：
[0035] 1、一種新的四斜率線性調頻連續波雷達波形，在一個調制周期內由兩個上升段、 兩個下降段、兩個水平段構成一種雙梯形調制波形，通過實時控制上升段、下降段的斜率、 調制帶寬和調制時間，能夠有效剔除虛假目標。
[0036] 2、本方法能夠有效的解決距離速度禪合問題和多目標頻譜配對問題，能夠準確獲 得多目標情況下各個目標的距離、速度和方位信息。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發明一種雙通道四斜率調制的多目標提取方法的流程圖；
[0038] 圖2為本發明采用的雷達系統的結構圖；
[0039] 圖3為恒虛警處理系統示意圖；
[0040] 圖4為恒虛警處理效果圖；
[0041] 圖5為本發明中四斜率調制波形的示意圖；
[0042] 圖6為本發明目標多斜率交匯圖；
[0043] 圖7為本發明相位測角示意圖；
[0044] 圖8為卡爾曼濾波效果圖。
【具體實施方式】
[0045] W下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發明做進一步闡述。
[0046] 如圖1所示，一種雙通道四斜率調制的多目標提取方法，包含：
[0047] SI，雷達信號處理單元控制頻率產生器產生調制信號經過福射、接收并處理得到 回波信號頻譜；
[004引S2，通過恒虛警方法從回波信號頻譜中提取目標；
[0049] S3,產生一四斜率調制波形，去除所述目標中的虛假目標得出真實目標，并得出所 述真實目標的實際距離和實際速度；
[0050] S4,對不同周期探測的結果進行目標匹配、數據融合，利用卡爾曼濾波對多目標進 行跟蹤濾波。
[0化1] 如圖2所示，上述的步驟S1包含：
[0052] S1.1，雷達信號處理單元控制頻率產生器產生調制信號，經過功率放大器(PA)放 大后輸出到發射天線，發射天線將發射信號福射出去；
[0053] S1.2,所述的發射