[发明专利]线性调频连续波雷达测距的信号处理方法

说明书

本发明提供了一种线性调频连续波雷达测距的信号处理方法，包括步骤1，对差拍信号s(t)采样后得到离散差拍信号s(n)；步骤2，对s(n)进行离散傅里叶变换得到频谱F(n)，通过频谱幅值比较得到分量个数K以及各分量的初始化频率步骤3，如是单分量信号，则跳到步骤4执行，否则对差拍信号进行信号分解，得到K个独立分量；步骤4：对各个分量依次进行精确的频率参数估计；步骤5：计算目标距雷达的距离。本发明能够自适应的分离多个目标分量，并显著提高测距精度。较高的运算效率和良好的抗噪性能，满足了LFMCW雷达现场测距的实时性和抗干扰能力要求。

技术领域

本发明涉及雷达测距技术领域，具体地，涉及线性调频连续波雷达测距的信号处理方法。

背景技术

雷达测距是一种非接触式测量技术，可在恶劣环境下稳定工作，不易受雨雪等天气条件的影响，并具有穿透烟雾和灰尘的能力。其中，线性调频连续波(Linear FrequencyModulation Continuous Wave,简称LFMCW)雷达则具有辐射功率小、结构紧凑以及成本低廉等优点，在民用及军事领域广泛使用。其原理是：向探测目标发射线性调频的连续波并接收目标散射的电磁回波，将回波与本振信号混频得到差拍信号，进而提取出目标的距离信息。

常规地，通过差拍-离散傅里叶变换在频域中寻找频谱峰值所在的频率点，以此计算出目标距雷达的距离。但是离散傅里叶变换存在栅栏效应并受限于频率分辨率，无法精确地提取出差拍信号的真实频率。为了减小栅栏效应带来的误差，可以通过补零或者线性调频Z变换(CZT)等手段来细化频谱，从而找到比较精确的频率值。然而这些方法只能初步提高频率估计精度，而且容易受到噪声的干扰。因此，如何进一步提高线性调频连续波雷达的测距精度仍是一个亟待解决的实际问题。此外，在雷达多目标测距应用中如何自适应的快速提取出多目标的精确距离信息，更是对差拍信号的处理提出了更高的要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种线性调频连续波雷达测距的信号处理方法。

根据本发明提供的线性调频连续波雷达测距的信号处理方法，包括如下步骤：

步骤1：对差拍信号s(t)进行离散采样，得到离散差拍信号s(n)；

步骤2：对所述的离散差拍信号s(n)进行离散傅里叶变换得到频谱F(n)，通过频谱幅值比较得到分量个数K以及各分量的初始化频率，分别记为

步骤3：由分量个数K判定是否为单分量信号，若是，则跳到步骤4执行，若否，则对差拍信号进行信号分解，得到K个独立分量，分别记为s₁,…,s_i,…s_K；

步骤4：对各个分量依次进行精确的频率参数估计；

步骤5：由雷达差拍信号各个分量的频率估计值计算目标距雷达的距离。

优选地，所述步骤2中通过频谱幅值比较得到分量个数K以及各分量的初始化频率是指：

对离散频谱F(n)进行取模处理，将取模结果记为序列 {|F(0)|,|F(1)|,…,|F(N-1)|}，判定序列{|F(0)|,|F(1)|,…,|F(N-1)|}的极大值点，并筛选出大于或等于特定阈值的极大值点，将筛选出的极大值点的个数即分量的个数记为K，筛选出的极大值点的序号对应的频率为初始化频率，具体为：

式中：为第i个分量的初始化频率，m为筛选出的第i个极大值点在序列 {|F(0)|,|F(1)|,…,|F(N-1)|}中的序号；N表示采样点数，f_s表示采样频率。

优选地，步骤2中所述特定阈值的确定准则如下：