[发明专利]一种长短距离一体化的时分复用MIMO毫米波雷达系统

权利要求书

1.一种长短距离一体化的时分复用MIMO毫米波雷达系统，其特征在于，所述系统主要包括：MIMO复用阵列收发天线模块、毫米波雷达射频前端、实时信号处理模块和上位机模块；其数据流为：

步骤1：所述MIMO复用阵列收发天线模块和所述毫米波雷达射频前端采集数字信号数据；

步骤2：所述实时信号处理模块对采集到的数字信号数据进行处理，估计出目标的距离、速度、方位角、俯仰角等四维信息；

步骤3：所述上位机模块可以实现对雷达系统的监测和控制，完成毫米波雷达在长距离模式和短距离模式下的各项功能。

2.根据权利要求1所述的MIMO复用阵列收发天线模块，其特征在于，包括长距离和短距离两种模式的收发阵列，所述两种模式的阵列都采用3发8收的阵元配置，且两种模式下的接收天线复用，发射天线分置；举例：在长距离收发阵列中，发射阵元和接收阵元的水平间距分别为和；在短距离收发阵列中，俯仰阵元间距为；其中，是雷达信号波长。

3.根据权利要求1所述的实时信号处理模块，其特征在于，包括如下步骤：

步骤2-1：计算毫米波雷达差频信号的速度解模糊，估计目标速度；

步骤2-2：补偿毫米波雷达运功目标相位信息，估计方位维角度；

步骤2-3：形成数字波束，估计俯仰维角度；

步骤2-4：输出目标的距离、速度、方位角、俯仰角等四维信息。

4.根据权利要求3所述的毫米波雷达差频信号的速度解模糊，其特征在于，包括如下步骤：

步骤2-1-1：对波形1进行二维傅里叶变换、恒虚警检测处理，估计出目标的距离R和模糊速度V，则系统无模糊测速范围内目标可能的速度可表示为：

其中，是波形1中主波形对应的最大无模糊速度，和分别是系统测速的最小值和最大值，是向上取整，是向下取整，m是速度范围内的速度数值；

步骤2-1-2：对于每一个速度，计算其旋转因子：

其中N₂是波形2的累计周期数，T₂是波形2的重复周期，f₀是载频，所有速度的可能值计算得到的旋转因子构成了旋转因子矩阵；

步骤2-1-3：对波形2进行距离维傅里叶变换，根据波形1中目标的距离R计算目标在波形2中的距离单元n，得到目标所在距离单元的多普勒维复矢量；

步骤2-1-4：多普勒维复矢量与旋转因子矩阵相乘，最大值对应的速度值即为目标真实不模糊速度。

5.根据权利要求3所述的补偿毫米波雷达运功目标相位信息，其特征在于，

步骤2-2-1：对差拍信号进行检测处理，假设检测出P个目标,编号为；

步骤2-2-2：对其中一个检测目标，取出M*N个虚拟接收阵列对应的目标检测单元的信号，M是发射阵元数量，N是接收阵元数量；并构建目标检测单元信号向量；

步骤2-2-3：计算相邻阵元相位差和，公式为

其中，是由目标P在各虚拟阵列上的目标检测单元数据，是提取相位；

步骤2-2-4：根据相邻阵元相位差和计算运动相位补偿项；

步骤2-2-5：构建补偿相位矩阵，并对单元信号进行相位补偿，得到补偿后信号为；

步骤2-2-6：用数字波束形成算法估计目标的角度；

步骤2-2-7：重复上述操作，直至对所有P个目标均进行了相位补偿。

6.根据权利要求1所述的上位机模块，其特征在于，主要实现参数配置、指令发送，数据接收、显示等功能，通过上位机实现对系统的控制和监测，完成车载毫米波雷达的各项功能。