[发明专利]一种FMCW雷达测距方法及系统

权利要求书

1.一种FMCW雷达测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对FMCW雷达接收的目标反射的回波信号与其发射信号混频后的差拍信号进行采样，得到离散差拍信号；

S2、对所述离散差拍信号进行傅里叶变换，得到所述离散差拍信号的傅里叶变换频谱；将所述傅里叶变换频谱峰值处的频率作为粗估计频率f_FFT；

S3、在所述粗估计频率f_FFT两侧的第一预设范围内，对所述傅里叶变换频谱进行CZT细化得到CZT频谱；将所述CZT频谱峰值处的频率作为细估计频率f_CZT；

S4、在所述细估计频率f_CZT两侧的第二预设范围内，对所述CZT频谱进行进一步CZT细化后，与用频率表示的相位表达式相乘，将相乘后的结果取实部，得到相干CZT频谱；将所述相干CZT频谱峰值处的频率作为最终的频率估计结果f_CCZT；

S5、基于所述最终的频率估计结果f_CCZT计算FMCW雷达与目标之间的距离。

2.根据权利要求1所述的FMCW雷达测距方法，其特征在于，所述步骤S3包括：在所述粗估计频率f_FFT两侧的±B_CZT/2范围内，对所述傅里叶变换频谱进行CZT细化得到CZT频谱；

其中，B_CZT＝f_s/N；f_s为所述步骤S1中对差拍信号进行采样的采样率，N为对应的采样点数。

3.根据权利要求1所述的FMCW雷达测距方法，其特征在于，所述步骤S4包括：在所述细估计频率f_CZT两侧的±B_CCZT/2范围内，对所述CZT频谱进行进一步CZT细化；

其中，B_CCZT＝Mf_s/NK₁；M的值基于置信原理和频率估计的克拉美罗界确定；f_s为所述步骤S1中对差拍信号进行采样的采样率，N为对应的采样点数；K₁为步骤S3中进行CZT细化的细化点数。

4.根据权利要求3所述的FMCW雷达测距方法，其特征在于，表示f_CCZT落入[f_CZT-βσ，f_CZT+βσ]范围内时的置信度值为

其中，表示向上取整；β为预设常数；σ表示频率估计的克拉美罗界，其表达式为：

SNR为回波信号的信噪比。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的FMCW雷达测距方法，其特征在于，所述用频率表示的相位表达式为：

其中，f₀为发射信号的起始频率；B为发射信号的调制带宽；f_s为所述步骤S1中对差拍信号进行采样的采样率，N为对应的采样点数；f₁′为所述步骤S4中对CZT频谱进行进一步CZT细化的起始细化频率；k＝0,1,…,K₂；K₂为所述步骤S4中对CZT频谱进行进一步CZT细化的细化点数。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的FMCW雷达测距方法，其特征在于，所述步骤S2中，对所述离散差拍信号进行FFT变换，得到所述离散差拍信号的傅里叶变换频谱。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的FMCW雷达测距方法，其特征在于，所述FMCW雷达与目标之间的距离为：

其中，c为光速；T为发射信号的扫频重复周期；B为发射信号的调制带宽。

8.一种FMCW雷达测距系统，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行权利要求1-7任意一项所述的FMCW雷达测距方法。

9.一种FMCW雷达测距系统，其特征在于，包括：

采样模块，用于对FMCW雷达接收的目标反射的回波信号与其发射信号混频后的差拍信号进行采样，得到离散差拍信号；

频率粗估计模块，用于对所述离散差拍信号进行傅里叶变换，得到所述离散差拍信号的傅里叶变换频谱；将所述傅里叶变换频谱峰值处的频率作为粗估计频率f_FFT；

第一频率细估计模块，用于在所述粗估计频率f_FFT两侧的第一预设范围内，对所述傅里叶变换频谱进行CZT细化得到CZT频谱；将所述CZT频谱峰值处的频率作为细估计频率f_CZT；

第二频率细估计模块，用于在所述细估计频率f_CZT两侧的第二预设范围内，对所述CZT频谱进行进一步CZT细化后，与用频率表示的相位表达式相乘，将相乘后的结果取实部，得到相干CZT频谱；将所述相干CZT频谱峰值处的频率作为最终的频率估计结果f_CCZT；

距离计算模块，用于基于所述最终的频率估计结果f_CCZT计算FMCW雷达与目标之间的距离。