[发明专利]异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法

权利要求书

1.一种异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法，其特征在于，通过将接收端的正交拍频信号重构出复数域拍频信号，对复数域拍频信号进行同步切割，每一个片段作为一行，按顺序组成检测矩阵，经转换至频域后将对应的频域矩阵进行相位解析，得到目标运动轨迹；

所述的同步切割是指：利用与正交拍频信号同时采样得到的调制信号作为参考，确定各脉冲重复周期的边界点集合，以相邻两个边界点的距离为片段范围对复数域拍频信号进行分割；

所述的异步FMCW雷达系统包括：雷达模块、锁相环、中频放大模块、ADC以及MCU，其中：MCU通过配置锁相环生成不同的调制信号以实现对应调制模式，锁相环产生的调制信号输入雷达模块，驱动雷达模块产生正交拍频信号，然后经过中频放大模块放大，放大后的正交拍频信号和调制信号经ADC异步采样后，由MCU采用同步切割得到离散正交拍频信号，还原得到探测目标的运动信息；

所述的调制，采用的载波为锯齿波或三角波调制，该载波的中心频率f_c、调制带宽B以及脉冲重复周期(PRT)t₀；

所述的正交拍频信号其中：A₀为信号幅度，c为光速，f_c为中心频率，k＝B/t₀，B为调制带宽，t₀为PRT，为一个周期内的时间，t∈(-t₀/2,t₀/2)，τ为以一个周期为一个离散的时间点，即采样点；

所述的离散正交拍频信号其中：i为第i个脉冲重复周期；[]_M为以M点为一个周期的周期函数；n为整数，n＝1～N；Δt_s＝1/f_s，f_s为ADC采样率；dt两个脉冲重复周期之间的采样时间偏移量，N为同步切割后片段长度，M＝round(dt·f_s)；

所述的还原是指：对同步切割后的离散正交拍频信号进行快速傅里叶变换，以目标所在的频率点f_r对应频谱值的相位其中：λ_c＝c/f_c，m＝round(i/M)，其中：i2πf_r·dt即为不同步采用带来的相位偏移，为同步切割带来的相位偏移，二者恰好可以相互抵消，即为相位自校准，进而得到目标运动信息：

2.根据权利要求1所述的异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法，其特征是，所述的相位解析是指：对检测矩阵R(p,l)_P×L的每一行进行FFT，对得到的频域矩阵F(p,l)_P×L中的每行的最大值的横坐标组成向量ix_P×1，去除向量ix_P×1中的最大值和最小值后取剩余P-2个横坐标的平均值，经四舍五入得到轨迹列L0；最后在频域矩阵F(p,l)_P×L中的第L0列的各点的复相位向量iy_P×1，则得到目标运动轨迹R(t₀p)＝iy(p)c/(4πf_c)，其中：P为矩阵行数，p表示第p行，L为矩阵列数，l表示第l列。

3.根据权利要求1所述的异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法，其特征是，所述的边界点X(p)，针对锯齿调制信号通过其跳变点，三角调制信号通过其转折点确定脉冲重复周期的边界点。

4.根据权利要求3所述的异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法，其特征是，所述的以相邻两个边界点的距离为片段范围是指：针对边界点X(p)集合，以[X(1),X(2)],[X(2),X(3)],…,[X(P),X(P+1)]为片段范围。

5.根据权利要求2所述的异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法，其特征是，所述的检测矩阵R(p,l)_P×L中，L大于P个片段中最长的片段的段长且每行填不满的位置由0填上。