[发明专利]一种基于FMCW雷达精确测距和测速的方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于FMCW雷达精确测距和测速的方法及系统，所述方法应用于包括两个匹配滤波器的FMCW雷达，所述方法包括：向障碍物发射FMCW探测信号，所述FMCW探测信号包括两个载频不同且相位滞后的频率分量f0和f1；对从障碍物反射回来FMCW回波信号进行一次频率处理和二次频率处理，得到每个载频的探测信号与回波信号的频率差，即Δf0和Δf1；解由Δf0和Δf1组成的联立方程，即测得距障碍物的距离和当前行驶速度。本发明实现了可以高精度的测量汽车自动巡航雷达中的速率和距离，实时获取障碍物的距离和速率，并且可以同时对速率和距离进行测量。

技术领域

本发明涉及目标位置及速度估计领域，尤其涉及一种基于FMCW雷达精确测距和测速的方法及系统。

背景技术

当前，调频连续波FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave)雷达信号被广泛的用在汽车自动巡航雷达中，现有的自动巡航雷达的波形设计相对比较简单，雷达测距的基本原理是：发射无线信号，测障碍物反射的无线电信号从发射到接收的时间差Δt，从而得到车到障碍物的距离。传统的FMCW雷达信号可以表示为：式中，B是扫频带宽，T是扫频周期，f₀是载频频率。FMCW的测量原理是当发射信号从障碍物反射回来的信号，通过测量反射信号和发射信号之间的频率差别Δf，可以得到障碍物的距离：式中c为光速速率。

然而现有技术至少存在一下问题：传统测量方式的精度不够高，并且一次测量只能测量距离或者速率变量中一个，获得的障碍物距离和速率也不是实时的。

为了解决上述问题，本发明提出一种基于FMCW雷达精确测距和测速的方法及系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于FMCW雷达精确测距和测速的方法及系统。

本发明第一方面，提出一种基于FMCW雷达精确测距和测速的方法，所述方法包括：

向障碍物发射FMCW探测信号，所述FMCW探测信号包括两个载频不同且相位滞后的频率分量f0和f1；

对从障碍物反射回来FMCW回波信号进行一次频率处理和二次频率处理，得到每个载频的探测信号与回波信号的频率差，即Δf0和Δf1；

解由Δf0和Δf1组成的联立方程，即测得距障碍物的距离和当前行驶速度。

优选的，所述一次频率处理或二次频率处理，包括以下步骤：

对回波信号进行匹配滤波，所述匹配滤波滤除回波信号中的一个频率分量，保留另一个频率分量；

对保留的分量进行低通滤波；

对低通滤波处理后的信号进行频率分析，得到频率差值。

优选的，所述两个频率分量的相位差为180°。

优选的，所述频率分析包括快速傅里叶变换。

优选的，所述一次频率处理和二次频率处理是并列而非顺序进行的，二者的输入信号均是原始的回波信号。

本发明第二方面，提出一种基于调频连续波FMCW的精确测距、测速装置，所述装置包括：

信号发射模块、信号接收模块、第一频率处理模块、第二频率处理模块和结果计算模块，所述信号发射模块向障碍物发射调频连续波FMCW探测信号，所述信号接收模块接收从障碍物反射的回波信号，信号接收装置接收的输出分别与第一频率处理模块和第二频率处理模块的输入连接，所述第一频率处理模块和第二频率处理模块的输出与所述结果输出模块连接。