[发明专利]一种高速车辆检测设备及距离走动校正方法

权利要求书

1.一种高速车辆检测设备，包括固定在检测点路杆上的线性调频毫米波雷达探测器以及地面端的显示控制设备；线性调频毫米波雷达与显示设备采用无线通信模块进行数据传输；所述线性调频毫米波雷达探测器包括天线射频单元、调频收发装置、中频信号处理模块、信息处理模块；其特征在于：所述天线射频模块采用单天线体制，通过收发转换器完成接收与发射的转换；所述调频收发装置包括三角波发生电路、压控振荡器、功率分配器、功率放大器、低噪声放大器、正交混频器，其中所述压控振荡器与功率分配器相连，通过产生控制信号作用于压控振荡器产生发射信号，传至功率分配器进行分配；功率分配器与功率放大器相连，经过分配器后的信号传至功率放大器进行放大；功率放大器与发射天线相连，放大后的信号一路由天线发射电磁波传至目标，另一路经过处理形成与之互相正交的信号输入至接收端的正交混频器；接收端天线与低噪声放大器相连，待测目标反射的回波信号被接收端天线接收后经低噪声放大器进行处理；低噪声放大器与正交混频器相连，经过低噪声放大器处理后的信号与发射端流出的另一路发射信号进行正交混频，产生I、Q两路中频正交信号并输出；所述中频信号处理模块包括高通滤波器、低通滤波器、放大器，高通滤波器用于对输出的中频信号进行高通滤波，滤除有用信号中混有的三角波泄漏成分，低通滤波器用于滤除中频信号中混有的高频噪声和干扰，放大器用于提高有用信号的强度；所述信息处理模块包括AD转换器、数字信号处理器单元；对中频信号处理模块处理后的信号进行AD采样，接着将模拟信号转换为数字信号并输出给数字信号处理器单元，完成信号处理算法，实现高速目标车辆检测。

2.根据权利要求1所述的一种高速车辆检测设备，其特征在于，所述数字信号处理器单元包括DSP和FPGA；对中频信号处理模块处理后的信号进行AD采样，接着将模拟信号转换为数字信号并输出给FPGA，FPGA对采集到的中频信号进行杂波背景消除，而后通过外部存储接口传到DSP；DSP对信号再进一步地进行频域上的处理，并将处理结果传回FPGA，实现高速目标车辆检测。

3.基于权利要求2所述高速车辆检测设备的距离走动校正方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)线性调频毫米波雷达探测器前端天线射频单元发射线性调频连续信号，而后通过待测目标散射接收回波信号；

2)将回波信号通过雷达前端混频器进行下变频处理，解调出基带信号后送入中频信号处理模块进行滤波、放大；

3)将处理后的信号经A/D转换器转换后送入数字信号处理器单元进行实时处理；

4)在DSP中，对基带信号进行距离向脉冲压缩处理；

5)在DSP中对脉冲压缩后的信号采用基于Chirp-Z算法的改进的keystone变换，从而实现距离走动校正和相参积累；

6)将处理后的信号传送给FPGA，完成信息传输，最后送至显示模块。

4.如权利要求3所述的距离走动校正方法，其特征在于，步骤1)中，车载毫米波雷达发射线性调频信号s(t),其中t为全时间，脉内快时间为脉冲间慢时间为t_i＝iT(i＝0,1,……,N-1)，N为距离单元数,则有

5.如权利要求4所述的距离走动校正方法，其特征在于，步骤4)中，所接收到的回波信号经过步骤2)、3)后在快时间-慢时间维表达式为对其做傅里叶变换得到Y(f,t_i)；经距离向脉冲压缩后的信号形式为O(l,m)，其中，l为距离频域对应的采样点数，m为慢时间域对应的采样点数。

6.如权利要求5所述的距离走动校正方法，其特征在于，步骤5)中，对步骤4)的距离向脉压信号的频域离散形式进行Chirp-Z变换

O(l,k)＝CZT[O(l,m)]

得到O(l,k)，k为m所对应的多普勒域，CZT为线性调频z变换算法，这一步的CZT是在慢时间域实现的；而后直接在快时间域对O(l,k)做IFFT

得到O(n′,k),M为一个相参处理时间内发射的脉冲数，n'是虚拟快时间域所对应的采样点数；由于CZT是在慢时间域完成的，所以将CZT算法代入这一公式中就相当于既完成了keystone变换，又实现了相参积累；而这一步所做的IFFT运算则是将结果从频域转换到时域；通过该式，一步就完成了距离走动校正和能量积累，得到了所有回波信号相干积累处理后的结果，直接实现了动目标检测。