[发明专利]基于干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法

说明书

本发明公开了一种干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法，包括以下步骤：确定干涉仪三个实基线以及一个虚基线的长度；三通道雷达回波信号的采集与处理；经快速傅里叶变换后，对三个通道的上下扫频差拍信号频谱进行周期图积累，再对积累后的频谱进行恒虚警检测；将上扫频段和下扫频段谱峰两两配对，得到谱峰配对矩阵，并计算矩阵内每对谱峰的角度差、多普勒频率和归一化幅度差；利用角度差、多普勒频率和归一化幅度差对矩阵进行筛选；对于配对完成的谱峰，计算得到目标的距离、速度。本发明能够减少三角调制LFMCW雷达上下扫频配对时出现的虚假目标，提高多目标检测的可靠性，且能够测量多目标的距离、速度和角度信息。

技术领域

本发明属于毫米波雷达目标检测技术领域，特别是一种基于干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法。

背景技术

线性调频连续波雷达，是指发射信号频率随着时间线性增加或者减小的连续波雷达。线性调频连续波雷达通过比较回波信号频率与发射信号的频率之差来获得目标的距离信息和速度信息。线性调频连续波雷达具有比较大的时宽带宽积，相比于脉冲雷达，其具备体积小、重量轻、结构简单、较低的发射功率、分辨力高和无盲区等特点，在以近距离、高分辨的探测场合得到越来越广泛的应用。

目前，线性调频连续波雷达的目标检测方法主要有基于频移键控连续波调制的目标检测方法、基于对称三角波调制的目标检测方法、基于锯齿波调制的目标检测方法及基于梯形波调制的目标检测方法。这些方法中基于频移键控连续波调制的目标检测方法通过检测目标多普勒频移以及中频信号相位差得到运动目标参数。对于静止目标，由于其多普勒频移为零，因此使用频移键控连续波无法获得静止目标的目标信息；而基于对称三角波调制的目标检测方法使用对称三角波能够在一定程度上克服该问题，但是在多目标条件下存在上下扫频段频谱配对难的问题，因此该方法难以分辨多目标；基于锯齿波调制的目标检测方法通过对多个调频周期差频信号做二维快速傅里叶变换处理可以较好地解决速度距离耦合以及多目标分辨问题，然而通常由于硬件调频斜率限制以及测距精度要求，调频周期过长，容易导致速度模糊；基于梯形波调制的目标检测传统方法通过对上、下扫频段和恒频段的差拍信号频谱进行定量分析，能够解决上述目标检测方法存在的静止目标检测、上下扫频配对、速度模糊等一系列问题，但其实际应用中，易产生虚假目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法，在发送对称三角线性调频连续波基础上，加上干涉仪测向技术，解决了多目标条件下上下扫频段频谱配对难的问题，提高了多目标检测的可靠性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于干涉仪测向的LFMCW雷达多目标检测方法，包括以下步骤：

步骤1、根据雷达工作波段的波长、测向精度、通道间的相位差测量误差和测向角度范围，选定干涉仪阵元各个基线的长度；

步骤2、雷达向空间发射对称三角LFMCW信号，三个阵元天线接收目标的回波信号；将接收的目标回波信号与发射端对称三角LFMCW信号进行混频，得到三个天线接收通道的差拍回波信号，包括上扫频差拍信号以及下扫频段差拍信号其中n为天线单元通道序号,n＝1,2,3；再经过A/D转换，得到三个通道的数字差拍信号；

步骤3、对三个通道的上下扫频数字差拍信号进行快速傅里叶变换得到上下扫频数字差拍信号的频谱，先对三个通道的频谱进行周期图积累，再对积累后的频谱进行恒虚警检测，得到上扫频过门限的谱峰为P_i⁺，频率值为f_i⁺，对应幅度为A_i⁺，i＝1,2…M，M表示上扫频段差拍信号频谱中过门限的谱峰个数；下扫频过门限的谱峰为频率值为对应幅度为j＝1,2…N，N表示下扫频段差拍信号频谱中过门限的谱峰个数；在三个通道的差拍信号频谱中，记第n个通道上扫频频率值为f_i⁺的谱峰为下扫频频率值为谱峰记