[发明专利]一种基于毫米波雷达的信号压缩的目标检测方法

权利要求书

1.一种基于毫米波雷达的信号压缩的目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取雷达回波数据；

S2：对目标信号进行重排与压缩；

S3：降采样；

S4：重构信号；

S5：基于重构信号的二维恒虚警目标检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的信号压缩的目标检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，获取雷达回波数据的具体步骤为：

S11：利用雷达发射机对目标发射信号，雷达接收机接收有各类目标反射回来的回波数据，该回波数据包含噪声数据、杂波数据以及包含目标的回波数据；

S12：在获取雷达回波数据后，根据雷达发射波的调制模型、发射周期以及不同天线的接收情况，将雷达回波数据排列整合为三维立体数据，其横坐标为单个回波周期所组成的快时间序列：z(n),n＝1,2,...,N，其每点间隔为采样时间间隔，纵坐标为慢时间序列：x(m),n＝1,2,...,M，每行慢时间数据由不同个的快时间的相同索引号单元数据组成，通常以2的整数次幂个周期的快时间数据组合成一个慢时间数据，如64、128、256等，通过快慢时间坐标可以构成二维数据；

S13：在上述二维坐标基础上，建立一个空域维坐标轴，其坐标序列以实际天线或虚拟天线号为索引，以此建立三维雷达回波数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的信号压缩的目标检测方法，其特征在于：所述步骤S2中，对目标信号进行重排与压缩的具体步骤为：

S21：频域重排

频域重排目的是为了将临近的目标信号均匀的分配到随机单位中，以免在压缩后重叠，因此滤波前对信号进行一定规则的重组，将原先所有频点随机的分配到B个单元中，因此在重组后的每个单元中，其所占据的数据小于等于N/B个原始信号频点的数据，由于在实际过程中，目标信号的频率会集中在某一范围内，因此要将这些大系数的目标频点较为均匀的分配到重组后的单元内，一般来说，通过模值取余的方式进行分配，以免大系数频点分配到同个单元中，并定义分配后拥有原先多个频点的单元为“筐”，以区分映射前后的单元，因此通过时频域的位移特性与尺度缩放特性通过时域上的操作来达到频域上的重排，其原理如下：

其中，x₁为输入，x₂为输入，N为序列长度，τ为任意数，σ^-1表示σ为N的模逆元素，与N互质，如果在变换中坐标出现溢出的情况，则对N取模，

因此在原始信号中位于频点k的值在重排后将位于σ·(k-b)mod N，a与b为任意值：

S22：窗函数滤波

由于重构信号是通过原始信号的部分大值频率来完成信号压缩与重构，因此需要降低对应频谱的能量泄漏，通常使用截断类型得窗函数，满足通带平滑、边带陡峭等特性频域卷积即为时域乘积，由于筐的大小B与窗函数的设计有关，因此定义平坦窗函数应当满足以下条件：

其中，f(n)为窗函数时域表现形式，长度序列为n，F(k)为窗函数的频域表现形式，(δ,ω,ε)为其设定参数，震荡波纹δ控制阻带起伏特性，ε为阻带截断因子，另外可根据阻带截至频率与采样频率的比值计算σ，当参数为时，该窗函数将会是一个标准窗函数，标准窗函数满足时频域的能量集中与阻带的特性，却没有对通带进行约束，因此给出一个由矩形窗函数卷积高斯窗函数后的平坦窗函数，其定义如下：

该窗函数参数为(ε,ε′,δ,w)，当在n点序列，k个稀疏度的回波信号下，其筐个数为将B代入窗函数参数设定中，则通带宽度为

4.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的信号压缩的目标检测方法，其特征在于：所述步骤S3中，降采样的具体步骤为：

降采样是SFT能够减少计算量的原因，通过以降低准确度为代价而减少频点的运算，设信号x(n)的长度为N，其傅里叶表示形式为X(k)，则对重排后的信号频域以N/B的倍数进行下采样，即令其中k小于筐的数量B，则其时频域转换为：

可以看出，在频域降采样，则时域对应为混叠操作，混叠后信号点数减少N/B倍。