[发明专利]一种基于毫米波雷达的超分辨测角系统

说明书

本发明公开了一种基于毫米波雷达的超分辨测角系统，该系统针对77GHz毫米波雷达处理平台的技术要求，结合实际应用场景，提出一种稳健的超分辨算法。实现了在雷达角度分辨力以及测角精度方面的性能提升，具有良好的可实现性。

技术领域

本发明涉及一种基于毫米波雷达的超分辨测角系统。

背景技术

随着车载毫米波雷达技术的不断发展，对目标距离、速度、角度的测量精度需求也越来越高。许多车企迫切需求一种能有效改善角度分辨力和测角精度的算法，并且可以实现一定程度的可实现性。

现在国内有单位设计开发了相控阵雷达的角度超分辨算法，如论文“基于去卷积的目标角度超分辨算法”，《船舶电子工程》2015年第03期，69-71页中提到的一种去卷积的超分辨算法，但是其应用场景与车载环境下的要求有所不同，信号处理性能也相应的受到限制。

发明内容

本发明目的是要提供一种基于77GHz毫米波雷达处理平台的超分辨测角系统，可在该应用场景中，有效提高角度分辨力和测角精度。

本发明系统具体包括收发天线模块、TR组件模块、中频处理模块和信号处理模块；

其中，所述收发天线模块用于根据系统应用需求产生能够对特定空域进行有效能量覆盖的收发波束。在发明的车载应用场景中，即是根据所需识别的目标类型，如车辆、行人等。收发天线模块的收发天线通过电磁波，形成特定的波束指向。因此，需要收发波束能够覆盖目标以达到识别的目的；

所述TR(Transmitter and Receiver)组件模块是指一个无线收发系统，即收发组件，TR组件模块的功能是根据设定的参数产生满足性能指标的发射信号，设定的参数包括雷达信噪比和天线隔离度，TR组件模块通过调整收发天线之间的布局以及尺寸来产生满足性能指标的发射信号，接收天线通过耦合效应接收到发射信号形成的回波，在TR组件模块中对该信号进行低噪声放大，得到模拟中频信号；该模块中需要重点考虑的是发射LFM信号的线性度、收发组件间的隔离度、相位噪声等；

所述中频处理模块用于对TR组件模块得到的模拟中频信号进行滤波、自适应放大及模拟数字(AD)转换处理，再将处理后的信号发送至信号处理模块，该信号中包含目标的距离、速度、方位信息。信号处理模块要做的就是将这些信息提取出来；为保证后续信号处理及目标检测的正确性，要求该模块具有高增益、大动态范围、低噪声系数及良好的I/Q通道一致性；

所述信号处理模块用于信号处理和数据处理，所述信号处理包括：在对中频处理模块发送来的信号进行干扰和杂波抑制的基础上，通过对目标信息的提取实现目标的检测及参数测量。干扰和杂波抑制主要分为软件和硬件，其中，软件主要是通过算法的方法将干扰和杂波抑制掉；硬件一般采用滤波器的方式进行抑制。本发明主要采用软件平台的方式进行相应的抑制。所述数据处理包括：根据信号处理所获得的目标信息，形成目标运动的点迹和航迹，由此描绘出目标的运动轨迹，以实现对检测到的目标进行跟踪。

所述有效能量覆盖是指收发天线的天线增益、波束宽度能够满足系统对收发天线的天线增益、波束宽度的指标要求。

系统执行如下步骤实现超分辨测角：

步骤1，由收发天线模块的收发天线产生可用于后续处理的信号；

步骤2，通过TR组件模块实现对信号协方差矩阵的重构。其中，协方差矩阵是由各个信号源之间的协方差构成的；重构是利用信号、干扰加噪声的信噪比等信息有差异的特点，通过滤波的方法将其进行分离，滤除协方差矩阵中的有用信号，得到重构后的干扰加噪声协方差矩阵。可参考：郭艳，刘学亮，李宁，王金龙.基于协方差矩阵重构的DOA估计方法.解放军理工大学学报第13卷第1期2012年2月.中对矩阵重构的描述；