一种线性调频连续波雷达多运动目标匹配方法组成比例

一种线性调频连续波雷达多运动目标匹配方法，包括以下步骤：步骤1.单个调频周期里，正程上扫频差拍信号频谱与负程下扫频差拍信号频谱相减，得到对消之后频谱；步骤2.判决出频谱峰值；步骤3.任意选择频谱峰值配对并视为同一目标的正负程差拍频率，得到所有的匹配方式；步骤4.计算出所有匹配方式下每个待测目标的假设速度值；步骤5.连续重复步骤1至步骤4，以相同的匹配方式下得到的各个不同调频周期的假设速度值进行拟合，得到时间‑速度拟合曲线；步骤6. 选出曲线平均斜率最小的匹配方式,该匹配方式下平均速度即为该目标的真实速度。本发明专利技术可以使得测速雷达在解决多目标测距和测速的同时，保持低截获的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达
，具体涉及一种线性调频连续波雷达多运动目标匹配方法。
技术介绍
低截获（LPI）雷达的定义是：雷达在探测到敌方目标的同时，雷达信号被敌方截获到的概率最小。线性调频（LFM）雷达信号因其具有较大的时宽带宽积、较低的峰值功率和较宽的频带，是一种重要的低截获（LPI）信号。在授权公告号为CN201410295153、名为“低截获测速方法及装置”的中国专利技术专利采用了三角波调制的线性调频连续波，提出了利用单周期的正负程差拍信号的频谱对消，除去静止目标的干扰，得到了正负程差拍信号的频率，进而算出目标的速度和距离。然而，上述方法只能用于解算单个运动目标的距离和速度，如果在n个目标的情况下，利用以上的方法所得的差拍信号频域图的频率谱线的条数在不考虑叠加的情况下有2n条，正负差拍信号谱线各n条，如图1的频谱交织在一起，这样一来，上/下扫频段频谱的配对成为了准确求得多目标速度的关键问题，如果目标频谱不能得到准确的匹配，可能导致对目标速度和距离的错误判断。在授权公告号为CN201610157958，名称为“一种多目标雷达探测方法”的专利技术专利中，采用了CW（连续波）和FMCW（调频连续波）三角波结合的方式来解决频谱处理复杂，难以得到准确匹配的问题，该专利通过反射回来的雷达电磁波得到接收信号，将接收信号与调制信号进行混频后得到中频信号，将中频信号进行正交解调后得到I/Q信号，对I/Q信号进行复数FFT运算后进行的目标检测，将CW信号检测出的各目标的速度信息与FMCW三角波信号检测出的各目标的距离信息和速度信息进行匹配，得到最终的各目标的距离信息和速度信息。但是这种波形因为有连续波的存在而失去了调频连续波具有的低截获性能。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于低截获三角波调制调频连续波雷达进行的多运动目标匹配方法，可以使得测速雷达在解决多目标测距和测速的同时，保持低截获的特性。本专利技术所述线性调频连续波雷达多运动目标匹配方法，包括以下步骤：步骤1.线性调频连续三角波的单个调频周期里，对各个待测目标的正程上扫频差拍信号频谱与负程下扫频差拍信号频谱相减，得到对消之后频谱；步骤2.利用CFAR判决分别判决出对消之后频谱的各个正程频谱峰值和负程频谱峰值，下标1、2……用于区分不同的峰值，其中CFAR在正、负程均采用同程信息进行判决，所谓同程指均为正程或负程；步骤3.对判决出的频谱峰值，任意选择一个正程频谱峰值与一个负程频谱峰值配对并视为同一目标的正负程差拍频率，利用排列组合，得到所有的匹配方式；对于有N个待测目标，应有N！种匹配方式，每个匹配方式下包含N个被假设为属于同一待测目标的正、负程频谱峰值对；步骤4.在每种匹配方式下，利用被假设为属于同一待测目标的正、负程频谱峰值对，计算出所有匹配方式下，每个待测目标在该调频周期里的假设速度值；步骤5.针对多个线性调频连续三角波的不同调频周期，连续重复步骤1至步骤4，得到所有匹配方式下各个待测目标在该调频周期里的假设速度值；以相同的匹配方式下得到的各个不同调频周期的假设速度值进行拟合，得到各个目标的时间-速度拟合曲线；步骤6.选出所有匹配方式中时间-速度拟合曲线平均斜率最小的匹配方式A,该匹配方式下各个目标在多个调频周期内的平均速度即为该目标的真实速度，步骤6中，所述平均斜率为该匹配方式下各个目标的时间-速度拟合曲线斜率绝对值的平均值。优选的，所述步骤4及5中，还包括利用被假设为属于同一待测目标的正、负程频谱峰值对，计算出所有匹配方式下，每个待测目标在该调频周期里的假设距离值；还包括步骤7：将步骤6中确定的匹配方式A下求出的不同调频周期里的假设距离值进行拟合，拟合出时间-距离曲线，利用时间-距离曲线的斜率值与步骤6中得到的真实速度值进行比较判定，验证结果是否正确。进一步的，所述比较判定为：斜率值与真实速度值是否在的误差范围内，是则验证正确，否则不正确。进一步的，计算距离值R的公式为：，其中c为光速，µ为调频斜率，fb+、fb-分别表示正、负程频谱峰值。具体的，所述步骤2中判决正、负程频谱峰值的方法为CFAR判决方法。具体的，所述步骤4中，计算速度值V的公式为：，其中λ为调频连续波波长，fb+、fb-分别表示正、负程频谱峰值。优选的，所述步骤5中的多个不同调频周期为时间上连续的调频周期。本专利技术的优越性在于：在多目标情况下，将多个调频周期里的正负程差拍信号在频域按周期进行对消得到对消频谱，利用排列组合得到所有的匹配方式，计算得到每种匹配方式的速度数据。对多个调频周期的速度数据线性拟合，选择目标平均斜率最小的匹配方式得到目标真实速度。本专利技术还可通过时间-距离拟合校验的一致性来判定匹配的正确性，解决了对称三角线性调频连续波多目标频谱匹配并保持低截获特性的问题。附图说明图1给出多个目标情况下的正、负程差拍信号频域的示意图；图2给出了本专利技术所述线性调频连续波雷达多运动目标匹配方法的一种具体实施方式流程图。图3给出了本专利技术所述线性调频连续波雷达多运动目标匹配方法的一种具体实施方式的步骤框图；图4为本专利技术一个具体实施例的三个目标的正程差拍信号的频谱图；图5为本专利技术一个具体实施例的三个目标的负程差拍信号的频谱图；图6为本专利技术一个具体实施例的正、负程频谱对消后的示意图，图中A、B、C为三个目标的正程差拍信号，1、2、3为三个目标的负程差拍信号；图7为说明书具体实施例中第一种匹配方式的速度拟合曲线；图8为说明书具体实施例中第二种匹配方式的速度拟合曲线；图9为说明书具体实施例中第三种匹配方式的速度拟合曲线；图10为说明书具体实施例中第四种匹配方式的速度拟合曲线；图11为说明书具体实施例中第五种匹配方式的速度拟合曲线；图12为说明书具体实施例中第六种匹配方式的速度拟合曲线；图7至图12的横坐标为时间，纵坐标为速度；单位相同。图13为说明书具体实施例中第二种匹配方式的时间-距离拟合图。图13的横坐标为时间，纵坐标为距离，单位分别为秒和米。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本专利技术是基于三角波调制调频连续波雷达（例如中国专利技术专利CN201410295153所公开的三角波调制调频连续波雷达）所进行的多运动目标检测方法。在存在多个运动目标及静止杂波背景的情况下，首先得到单个调频周期里正、负程差拍信号对消频谱，利用排列组合得到所有的配对方式，得出该调频周期每个可能的配对方式的目标速度。然后在多个不同调频周期里，利用同样的方法得到若干组速度数据，将各个周期每种相同匹配方式下得到的速度数据线性拟合，取平均斜率最小的匹配方式为正确配对方式，从而解出目标速度。本专利技术所述的线性调频连续波雷达多运动目标匹配方法，包括以下步骤：步骤1.线性调频连续三角波的单个调频周期里，对各个待测目标的正程上扫频差拍信号频谱与负程下扫频差拍信号频谱相减，得到对消之后频谱；采用对消方式，可以有效排除背景杂波的影响。步骤2.分别判决出对消之后频谱的各个正程频谱峰值和负程频谱峰值，下标1、2……用于区分不同的峰值；判决方法一般利用CFAR（ConstantFalse-AlarmRate，恒虚警率检测）方法判断出各个正、负频谱峰值，CFAR在正、负程均采用同程信息进行判决，所谓同程指均为正程或负程。步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性调频连续波雷达多运动目标匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.线性调频连续三角波的单个调频周期里，对各个待测目标的正程上扫频差拍信号频谱与负程下扫频差拍信号频谱相减，得到对消之后频谱；步骤2.分别判决出对消之后频谱的各个正程频谱峰值和负程频谱峰值，下标1、2……用于区分不同的峰值；步骤3.对判决出的频谱峰值，任意选择一个正程频谱峰值与一个负程频谱峰值配对并视为同一目标的正负程差拍频率，利用排列组合，得到所有的匹配方式；对于N个待测目标，应有N！种匹配方式，每个匹配方式下包含N个被假设为属于同一待测目标的正、负程频谱峰值对；步骤4.在每种匹配方式下，利用被假设为属于同一待测目标的正、负程频谱峰值对，计算出所有匹配方式下，每个待测目标在该调频周期里的假设速度值；步骤5.针对多个线性调频连续三角波的不同调频周期，连续重复步骤1至步骤4，得到所有匹配方式下各个待测目标在该调频周期里的假设速度值；以相同的匹配方式下得到的各个不同调频周期的假设速度值进行拟合，得到各个目标的时间‑速度拟合曲线；步骤6.选出所有匹配方式中时间‑速度拟合曲线平均斜率最小的匹配方式A,该匹配方式下各个目标在多个调频周期内的平均速度即为该目标的真实速度，步骤6中，所述平均斜率为该匹配方式下各个目标的时间‑速度拟合曲线斜率绝对值的平均值。...

【技术特征摘要】
1.一种线性调频连续波雷达多运动目标匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.线性调频连续三角波的单个调频周期里，对各个待测目标的正程上扫频差拍信号频谱与负程下扫频差拍信号频谱相减，得到对消之后频谱；步骤2.分别判决出对消之后频谱的各个正程频谱峰值和负程频谱峰值，下标1、2……用于区分不同的峰值；步骤3.对判决出的频谱峰值，任意选择一个正程频谱峰值与一个负程频谱峰值配对并视为同一目标的正负程差拍频率，利用排列组合，得到所有的匹配方式；对于N个待测目标，应有N！种匹配方式，每个匹配方式下包含N个被假设为属于同一待测目标的正、负程频谱峰值对；步骤4.在每种匹配方式下，利用被假设为属于同一待测目标的正、负程频谱峰值对，计算出所有匹配方式下，每个待测目标在该调频周期里的假设速度值；步骤5.针对多个线性调频连续三角波的不同调频周期，连续重复步骤1至步骤4，得到所有匹配方式下各个待测目标在该调频周期里的假设速度值；以相同的匹配方式下得到的各个不同调频周期的假设速度值进行拟合，得到各个目标的时间-速度拟合曲线；步骤6.选出所有匹配方式中时间-速度拟合曲线平均斜率最小的匹配方式A,该匹配方式下各个目标在多个调频周期内的平均速度即为该目标的真实速度，步骤6中，所述平均斜率为该匹配方式下各个目标的时间-速度拟合曲线斜率绝对值的平均值。2.如权利要求1所述的线性调频连续波雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祝明，罗涛，张晨曦，张新旺，景茂强，陈湧双，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51