[发明专利]一种基于77GHz毫米波雷达的锯齿波测距测速方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种基于77GHz毫米波雷达的锯齿波测距测速方法。

背景技术

毫米波雷达目前被广泛的应用于交通探测领域，而其中77GHz毫米波雷达无论是在体积还是在探测精度和探测距离上有着非常大的优势，这是由于77GHz的雷达微带天线更容易在较小的天线体积下实现窄波束和高增益。因为这些特性，基于77GHz的毫米波雷达将成为主动安全的标准配置。目前,已知的成熟的77GHz毫米波雷达方案均来自国外的供应商,国内无论是高校还是供应商对这方面的研究较少。目前国内的相关公司和院校对于雷达算法方面的研究主要集中在对于三角波方案的研究，主要有以下几个专利：

1、“一种车载毫米波雷达系统多目标个数获取方法”(专利申请号为201510875924.0)，提出一种采用变周期的三角波的雷达检测多目标车距和车速的算法。

2、“一种毫米波雷达测距系统”(专利申请号为201520531100.7)，介绍了一种基于三角波的毫米波FMCW雷达测距系统。

3、“基于车载毫米波雷达的前方物体运动状态估计及分类方法”(专利申请号为201510085048.1)，介绍了一种基于车载毫米波雷达的前方物体运动状态估计方法，其特征在于：基于车载毫米波雷达所直接测量的有限前方物体运动的侧向速度信息，建立前方物体在大地坐标系下的运动方程，利用自适应卡尔曼滤波估计算法，实时准确地估计前方物体运动状态。

4、“车载毫米波雷达系统多目标检测方法”(专利申请号201510874147.8)使用频率聚类算法，求得CW波形回波信号的多普勒频率矩阵，并计算出相对速度矩阵；在FMCW上下扫频中也使用频率凝聚算法，获得上下扫频的频率值，并解算出目标的速度矩阵和距离矩阵。

5、“车载毫米波雷达系统多目标检测装置”(专利申请号201510875902.4)，发射周期性的FMCW与CW的组合波形，接收回波信号，在FMCW上下扫频中也使用频率凝聚算法，获得上下扫频的频率值，并解算出目标的速度矩阵和距离矩阵。

一般来说现在的车用雷达使用的基本上都是调频连续波(FMCW)雷达,该种类的雷达主要优点有辐射功率小、测距测速精度高、设备相对简单、易于实现固态化设计、具有良好的电子对抗(ECM)和低截获概率(LPI)性能等。工作原理是用回波信号和发射信号的一部分进行相干混频，得到包含目标距离和速度信息的差频信号，然后对差频信号进行处理和检测即可得到目标的距离和速度。

对于FMCW线性调频的测速和测距，一般有两种方法：三角波和锯齿波。三角波的调制方式一般被称为慢速FMCW，这种方式同时获得目标的距离和速度，但是波长较长，速度较慢，一般用于传统的信号处理性能较低的系统。而锯齿波波长较短，速度快抗干扰能力强，虽然无法通过一次快速傅立叶变换(FFT)同时获得目标物体的距离和速度，但是可以通过二维FFT，先测出距离，再测速度的方式来获取物体的距离和速度，随着芯片处理能力的越来越强，内存空间越来越大，锯齿波调频是近年来越来越被广泛采用的新的快速FMCW调制方式。

如上述专利技术方案，相关算法均是基于三角波的调制方式来进行开发的相关算法，对于锯齿波方式的相关算法并无提及。

发明内容

本发明基于上述现有技术的缺点，基于77GHz毫米波雷达特性，提出一种基于多发多收天线的锯齿波雷达发射信号的测距测速方法，能够同时实现高精度的近距离和远距离的多目标测距测速。

本发明的一种基于77GHz毫米波雷达的锯齿波测距测速方法，包括以下步骤：

a.N_t根发射天线依次发射相同的调频连续锯齿波发射信号并组成虚拟阵列，所述多个发射天线采用不同的扫频带宽和锯齿波数量；

b.N_r根接收天线接收所述发射信号的回波信号，将一个发射周期内，相同接收天线接收的不同发射天下发射信号的回波信号进行合并，形成虚拟阵列其中，N_s＝f_sT，N_sa1为发射周期；

c.对每个发射周期、每根天线的接收信号沿快时间维进行加窗FFT，得到N_qFFT为快时间维FFT点数；

d.对每根接收天线，不同距离单元的接收信号进行慢时间维FFT，得到N_sFFT为慢时间维FFT点数；

e.对Y^VFF的每个距离-速度单元都进行相位补偿，得到

f.对所有距离-速度单元进行波束成形，得到