一種基于步進頻雷達的多運動目標信號處理方法
【技術領域】
[0001 ]本發明設及運動目標信號探測領域，尤其設及一種基于步進頻雷達的多運動目標 信號處理方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，W近程目標探測為代表的雷達技術在民用領域應用的范圍越來越廣。例 如，在汽車安全輔助駕駛系統中，需要毫米波防撞雷達來對車輛的前、后向W及盲區和側向 的車輛目標進行探測。在智能交通領域，微波測速雷達不僅可W用來測量車輛的速度，同時 還可W獲得車道的車流量、占用率、甚至車輛的大小和尺寸等信息。在智能安防體系中，近 程雷達可應用于監獄、銀行等關鍵場所，預見和防止非法行為的發生。
[0003] 傳統的近程雷達通常采用調頻連續波(FMCW)的發射波形，通過發射Ξ角波掃頻信 號，并對接收到的回波信號進行差拍來完成對目標距離和速度參數信息的解算。其優點在 于發射波形易于產生，但其也存在一個嚴重的缺點，即只能適用于探測單一目標的場景。在 多目標場景中，Ξ角波掃頻信號在上掃頻和下掃頻之間的準確配對是一個技術難題。為此， 許多專家學者進行了相關研究，試圖將其推廣到多目標的場景中，并得到了相關成果。但運 些研究成果一來大都基于諸如系統不存在虛警和漏警的理想條件，在工程實踐中很難達到 運種預期效果。二來為了解決多目標問題，其對應的發射波形和處理算法也都隨之變得較 為復雜。
[0004] 傳統的頻率步進連續波信號(SFCW)由一串載頻線性跳變的雷達波形組成，通過對 回波的IFFT處理可獲得距離高分辨率的效果。由于運種信號可W在獲得距離高分辨率的同 時降低對數字信號處理機瞬時帶寬的要求，因此受到了較為廣泛的應用。SFCW技術廣泛應 用于探地雷達中，它一般要求被觀測目標相對雷達處于靜止狀態，否則將會出現由于相對 運動而形成的距離-速度禪合，從而無法準確獲得目標的距離信息。因而，其一般不具備測 量運動目標速度的能力。一些專家學者針對此問題提出了相關解決方案，但存在計算量大、 復雜度高，不利于工程應用的特點。
【發明內容】
[000引本發明的目的是提供一種基于步進頻雷達的多運動目標信號處理方法，針對常規 的FMCW雷達難W應用于多目標場合，而經典的SFCW雷達無法實現對運動目標探測的問題， 本發明基于傳統的SFCW波形，采用了獨特的信號處理方案：首先，對接收機中頻信號過采 樣。其次，對采樣后數據進行了等間隔的抽取。最后，采用特有的計算方法，不僅可W同時獲 得目標的距離和速度信息，同樣也避免了常規FMCW在多目標上、下掃頻之間的配對難題，進 而將該方法的應用擴展到了多目標場合，特別適用于智能交通、安全防護、汽車輔助安全駕 駛等相關領域。
[0006]本發明提供一種基于步進頻雷達的多運動目標信號處理方法，處理方法包括發射 端和接收端，所述發射端通過雷達發射SFCW信號，發射端進行發射信號時，.滿為發射初始頻 率，馬/代表步進頻率間隔，'Γ代表每個頻率的時間寬度一V為步進頻的頻點個數，發射信 號總頻帶寬度玄=祕-巧齡，相參處理時間枯/二所述接收端的處理步驟如下： 步驟一：雷達發射的信號經過目標反射形成回波，假設雷達工作場景中存在宏個目 標，對接收的回波進行下變頻，得到中頻信號； 步驟二：對中頻信號進行采樣，在每個頻率的時間寬度內采1Τ個點，即采樣頻率
)，巧為采樣時間，則中頻信號總的采樣點數為站脅； 步驟Ξ:將中頻信號總共如:祕個采樣點每Μ個點為一組分成如下恥組：11，、 'M + 12U].……[(恥-叫郵 + 1，恥M]. 步驟四：依次選取步驟Ξ中每個組內的第戎個采樣點（1<h<M)，并將其構成序列 訂城，1對空蘇; 步驟五:對步驟四的序列^(;)進行姐點的FFT變換，并記變換后的信號為適悼)，其中 化沁芭株; 步驟六:依次選取步驟^中每個組內的第桃:個采樣點(?如 <如 <舶)，并將其構成序 列馬(〇，1直；蘭恥； 步驟屯:對步驟六的序列肉御進行孤點的FFT變換，并記變換后的信號為馬（種，其中 \色枝.芭Ν ·， 步驟八:對由步驟五、步驟屯得到的每?訝與& (叫利用恒虛警檢測算法(CFAR)進行目 標檢測，步驟一中已假設場景中存在藍個目標，將為?嗎中運芯個目標經過CFAR后的位置 索引號分別記為磚、*2:、…和，將&的中運芯個目標經過CFAR后的位置索引號分別記為 時I、V、…心:I。通常，由于雷達中發射信號頻率/〇遠遠大于步進頻頻率間隔鳥/，所^目標 檢測后出現在S的與馬閑中的索引號是相等的，即兩'二兩.、％| =屯、…叫'二枯總能成 立，于是在運里忽略V、V、…V，將CFAR檢測到的目標索引號統一記為每為、…如； 步驟九:計算在索引號斬處，信號&(叫與信號& (叫的相位差邊雖，計算公式如下：
其中，巧素示信號的虛部，：Re U表示信號實部，arctan U表示反正切； 步驟十:根據如下公式可計算得到位置索引兩:處的目標距離和速度值：
其中，1巧發射信號波長,.λ，,?為光速； 步驟十一:將位置索引號依次替換為％、…、如，重復步驟九至步驟十，可完成對場景 內設定的藍個目標同時的距離、速度解算，完成處理。
[0007] 本發明的有益效果是:本發明在傳統的SFCW雷達波形基礎上提出一種全新的適用 于近程目標探測的雷達波形W及與之相對應的信號處理方法，可同時獲得多個目標的距離 和速度信息。解決了傳統的SFCW雷達不能對運動目標進行測量的問題，同時也避免了傳統 的FMCW雷達在處理多目標時的難題，該發明在近程雷達探測中具有很高的應用價值，特別 適用于智能交通、安全防護、汽車輔助安全駕駛等相關領域。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發明的雷達系統模型框圖。
[0009 ]圖2是本發明的雷達發射的SFCW發射波形。
[0010] 圖3是本發明的中頻取樣過程示意圖。
[0011] 圖4是本發明的信號處理流程示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例對本發明作進一步詳述，該實施例 僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。
[001引實施例： (1)發射端 步驟一、雷達發射