[发明专利]异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法

说明书

一种异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法，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。本发明不需要容易出错的繁琐的校准过程，且不需要针对特定FMCW雷达系统进行特别的偏移参数测量，极大提升了相位补偿和校准的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及的是一种调频雷达检测领域的技术，具体是一种异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法。

背景技术

基于调频连续波(FMCW)雷达的相干相位目标追踪算法极大提升了FMCW雷达测相对运动的精度，但由于电路系统本身存在异步的问题，即采样时钟和FMCW脉冲周期不同步，微小的异步误差会随时间累积，造成相位信息会附加一个线性的偏差，如不进行补偿，测量将失去准确性，如图1所示。

现有的相位补偿方法预先把每一个特定雷达系统的每个频率点的附加线性变化事先测量好，得到相应的偏移参数，然后进行人为的补偿。此类补偿方法十分繁琐且容易出错，且真实的偏移参数可能随着芯片工作温度、环境条件等改变而改变，使得这种方法鲁棒性较差。

发明内容

本发明针对现有异步FMCW雷达系统基于相干相位目标追踪算法对目标物体运动信息的精确测量过程中的相位偏移问题，提出一种异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法，不需要容易出错的繁琐的校准过程，且不需要针对特定FMCW雷达系统进行特别的偏移参数测量，极大提升了相位补偿和校准的鲁棒性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种异步FMCW雷达系统运动测量的相位自校准方法，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。

所述的相位解析是指：对检测矩阵R(p，l)_P×L的每一行进行快速傅里叶变换(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。

技术效果

本发明整体解决了异步FMCW雷达系统基于相干相位目标追踪算法对目标物体运动信息的精确测量过程中的相位偏移问题。

与现有技术相比，本发明不需要容易出错的繁琐的校准过程，且不需要针对特定FMCW 雷达系统进行特别的偏移参数测量，极大提升了相位补偿(也即相位校准)的鲁棒性。

附图说明

图1为异步采样带来的线性偏移示意图；

图2为异步FMCW雷达系统示意图；

图3为滑台测量实验设置图；

图4为滑台4cm正弦运动测量结果示意图；

图5为滑台90μm正弦运动测量结果示意图；

图6为呼吸心跳监测实验示意图；

图7为呼吸心跳监测结果示意图。

具体实施方式