[发明专利]一种数字化铁路驼峰测速雷达及其抗干扰的方法

权利要求书

1.一种数字化铁路驼峰测速雷达抗干扰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：数字化铁路驼峰测速雷达发出雷达信号，雷达信号遇到实际运动目标后形成回波信号返回，回波信号与雷达信号经混频处理后输出多普勒信号，根据多普勒信号计算该实际运动目标的速度信息、距离信息和方向信息；

步骤S2：跟踪该目标，判断是否为真实运动车辆：

步骤S201：判断速度信息是否匹配：根据运动目标速度的连续性，在较短时间内，速度不可能发生较大突变，设定相邻采样周期速度的变化量为Δv，那么|v_m-v_m+1|<Δv，则认为速度匹配成功；

步骤S202：判断距离信息是否匹配：通过R＝V·T公式计算出速度为V的运动目标在一个采样周期T时间内大概运动距离，记为R_T；根据相邻采样周期实测的目标距离信息R_m和R_m+1计算出实际的运动距离差：ΔR＝|R_m-R_m+1|,如果ΔR≤R_T，则认为m时刻目标的距离信息匹配成功，反之，则匹配不成功；

步骤S203：判断方向信息是否匹配：根据运动目标的方向连续性，运动方向不可能来回变化的原理，在相邻采样周期内，m时刻目标运动方向与m+1时刻目标运动方向是一致的，则认为目标运动方向信息匹配成功；

步骤S204：不停重复步骤S201-S203，在多个相邻采样周期中，若该目标的速度信息、距离信息、方向信息都能匹配成功的话，则说明该目标为真实运动车辆；

步骤S3：根据方向信息判断目标运动方向，区分该目标为正常溜放车辆还是逆向行驶车辆；

步骤S4：判断该目标是否为本股道车辆：

根据距离信息，估计不同车道车辆进入探测区域的起始位点和终止位点，并计算：

相邻车道近端起始位置距离差：

式中，R_{c_c}为相邻车道中心距离，为雷达安装角度，为雷达水平波瓣角度；

若该目标的距离分辨率不大于ΔR_near，则该目标为本股道车辆，输出该目标的速度信息。

2.根据权利要求1所述的一种利用数字化铁路驼峰测速雷达抗干扰的方法，其特征在于，所述步骤S1中，相邻采样周期实际运动目标的速度信息、距离信息和方向信息的计算方法，包括以下步骤：

步骤S101：调频微带天线根据FPGA主控模块发出的连续的频移键控调制信号的电压幅度，发射相应频率的雷达信号；

步骤S102：雷达信号遇到被测物体后会形成回波信号返回，回波信号与发射的雷达信号经混频处理后输出多普勒信号，所述多普勒信号包括I信号和Q信号，其中：I信号由和组成，为对应调频电压幅度为A时对应输出的中频信号，为对应调频电压幅度为B时对应输出的中频信号；Q信号由和组成，分别为的近似正交相关信号；

步骤S103：通过高速开关对I信号和Q信号进行选通控制，把分离开来，并进行信号放大；

步骤S104：根据驼峰雷达的测速频段，利用低通滤波器过滤非测量频段内的干扰信号；

步骤S105：对和进行数字量化，分别记为:N表示每个采样序列的长度；

步骤S106:分别对I_H(i)、I_L(i)、Q_H(i)进行N阶的FIR带通滤波和长度为N的有限序列的离散傅里叶变换，得到其响应的频谱函数，分别记为：和其中0≤K≤N-1；

步骤S107：设定检测门限，利用检测门限对和频谱函数进行判断，得到频谱幅度超过检测门限的所有频谱极点峰值所对应的K点位置，记为

步骤S108：对三个频谱函数的频谱极点峰值所对应的K点位置进行判断，如果的话，则将该K点数值及相应K点位置的相位信息分别放在各自的数组里，记为：其中i＝0,1..n-1，n为频谱极点峰值K点数量；

步骤S109：计算相应K点位置目标的速度信息、距离信息和方向信息：

速度信息计算：

距离信息：

式中，v为目标的速度，λ为微波波长，K为频谱极点峰值位置，f_s为采样频率，N为离散傅里叶变换序列长度，c为微波传输速度，f_d为多普勒频率；R为目标的距离，为相同K点的I_H(i)、I_L(i)中信号初始相位差，f_step＝|f_B-f_A|为FSK调制的频率差；

通过相同K点的和相位信息判断目标的运动方向，分别记为：S_V(i)＝{v1,v2,...},S_R(i)＝{R1,R2,...},S_d(i)＝{d1,d2,...}，其中i＝0,1...n-1,n为频谱极点峰值K点数量。

3.一种可实现权利要求2所述抗干扰方法的数字化铁路驼峰测速雷达，其特征在于，包括调频微带天线、FPGA主控模块、LED数码显示模块、RS232通信模块和电源模块，其中，调频微带天线的信号输出端通过依次连接的信号放大滤波电路和模数转换电路与FPGA主控模块的调频信号输入端连接，FPGA主控模块的调频信号输出端通过依次连接的压控电平DA数模转换电路和扫频电压控制电路与调频微带天线的信号输入端连接，FPGA主控模块通过RS232通信模块与外部的轨道电路连接，FPGA主控模块通过并行总线接口与LED数码显示模块连接。