本发明专利技术公开了一种基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置、方法、电子设备和介质，包括：发生器发送信号；预处理单元得到拍频信号；鉴相模块得到鉴相信号；作差模块用于得到补偿信号；环路滤波器用于得到第一结果、第二结果、第三结果，非线性误差计算模块用于获取非线性结果；鉴相模块、作差模块、环路滤波器、振荡器、非线性误差计算模块形成反馈环路；发生器与预处理单元相连接，预处理单元与反馈环路相连接，使得反馈环路收敛，获取测距信号的无偏估计值；信号处理单元，用于将无偏估计值根据倍数因子进行换算得到距离信息。有益效果：基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置通过移除干扰引入的非线性相位偏差，提高了距离跟踪的精确度。提高了距离跟踪的精确度。提高了距离跟踪的精确度。
【技术实现步骤摘要】
基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置、方法、电子设备和介质
[0001]本专利技术涉及信号处理
，具体涉及了一种基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置、方法、电子设备和介质。
技术介绍
[0002]随着消费电子领域对环境感知的需求越来越强，调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)雷达拥有辐射功率小、测距测速精度高、设备相对简单、易于实现固态化设计等优点，现已受到人们的广泛关注。
[0003]现有的FMCW雷达传感器结构将距离信息转换为中频频率信息，使得测距操作转换为频率测量操作。将距离信息转换为中频频率信息主要采用快速傅立叶变换处理中频信号，将测距问题转换频率测量问题，但快速傅立叶变换的栅栏效应导致了较大的测量误差。
[0004]
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置、方法、电子设备和介质，提高了测距精度。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置，包括：发生器、预处理模块、鉴相模块、作差模块、环路滤波器、振荡器、非线性误差计算模块以及信号处理单元，其中，所述鉴相模块、所述作差模块、所述环路滤波器和所述振荡器依次连接成闭环，所述非线性误差计算模块、所述作差模块和所述环路滤波器依次连接形成闭环；所述发生器，用于发送chirp信号；所述预处理单元，用于接收回波chirp信号进行预处理得到拍频信号，其中，所述回波chirp信号为chirp信号反射回来的电磁波，所述拍频信号包括载波信号、测距信号和非线性误差信号，所述测距信号的频率与雷达到目标位置的距离成倍数关系；所述鉴相模块，用于根据拍频信号和预测信号进行鉴相得到鉴相信号，其中，所述鉴相信号包括预测误差信号和所述非线性误差信号，所述预测信号为所述振荡器的输出结果；所述作差模块，用于对所述鉴相信号和非线性结果进行作差，得到补偿信号，其中，所述非线性结果为所述非线性误差计算模块的输出结果；所述环路滤波器，用于接收补偿信号并进行调整得到第一结果、第二结果、第三结果，并且反馈所述第一结果到所述振荡器，反馈所述第二结果到所述非线性误差计算模块，反馈所述第三结果到所述信号处理单元，其中，所述第二结果为所述测距信号的频率预测值和载波信号的预测值，所述第三结果为所述测距信号的无偏估计值；所述非线性误差计算模块，用于接收所述第二结果并进行计算得到所述非线性结果；所述鉴相模块、所述作差模块、所述环路滤波器、所述振荡器、所述非线性误差计算模块形成反馈环路；所述发生器与所述预处理单元相连接，所述预处理单元与反馈环路相连接，以使得反馈环路收敛，其中收敛是指预测误差小于期望门限；所述信号处理单元，用于将所述第三结果根据倍数因子进行换算，得到距离信息，其中，倍数因子由FMCW雷达的扫频速率决定。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述振荡器还用于执行以下步骤，包括：所述振荡器用于接收所述第一结果，并根据所述第一结果调整所述预测信号的初始相位和频率并输出，以使预测误差信号小于期望门限。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述非线性误差计算模块还用于执行以下步骤，包括：所述非线性误差计算模块用于根据所述第二结果进行估计得到非线性结果。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述鉴相模块根据拍频信号和预测信号进行鉴相得到鉴相信号还包括：所述鉴相模块用于接收预测信号和拍频信号，使得所述拍频信号中的载波信号与测距信号之和作为第一总和，所述预测信号中的预测载波信号与预测测距信号之和作为第二总和，并将所述第一总和与所述第二总和的差作为预测误差信号。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述环路滤波器包括至少一个多阶环路滤波器，所述多阶环路滤波器包括形成不同支路的累加器；所述环路滤波器的输入在所述多分支的累加器中进行累加，得到至少一个累加结果，所述累加结果包括距离信息和速度信息，所述距离信息和所述速度信息处于所述不同支路上。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述环路滤波器的初始参数通过以下步骤获取：获取多个探测回波计算距离多普勒点云图；在所述距离多普勒点云图中确定目标的初始距离和初始速度，将所述初始距离和初始速度作为所述环路滤波器中累加器的初始参数。
[0012]本专利技术的另一方面提供了一种基于相位跟踪的FMCW雷达测距方法，包括：发送chirp信号；接收回波chirp信号进行预处理得到拍频信号，其中，所述回波chirp信号为chirp信号反射回来的电磁波，所述拍频信号包括载波信号、测距信号和非线性误差信号，所述测距信号的频率与雷达到目标位置的距离成倍数关系；根据非线性误差信号和预测信号进行鉴相得到鉴相信号，其中，所述鉴相信号包括预测误差信号和所述非线性误差信号，所述预测信号为振荡器的输出结果；对所述鉴相信号和非线性结果进行作差，得到补偿信号，其中，所述非线性结果为非线性误差计算模块的输出结果；接收所述补偿信号并进行调整得到第一结果、第二结果、第三结果，并且反馈所述第一结果到所述振荡器，反馈所述第二结果到非线性误差计算模块，反馈所述第三结果到信号处理单元，其中，所述第二结果为所述测距信号的频率预测值和载波信号的预测值，所述第三结果为所述测距信号的无偏估计值；接收所述第二结果并进行计算得到所述非线性结果；将所述鉴相模块、所述作差模块、所述环路滤波器、所述振荡器、所述非线性误差计算模块形成反馈环路；通过发生器与预处理单元相连接，预处理单元与反馈环路相连接，收敛反馈环路，其中收敛是指预测误差小于期望门限，所述反馈环路是指鉴相模块、作差模块、环路滤波器、振荡器、非线性误差计算模块形成的环路；将所述第三结果根据倍数因子进行换算，得到距离信息，其中，倍数因子由FMCW雷达的扫频速率决定。
[0013]本专利技术的另一方面提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储程序；所述处理器执行所述程序实现如上所述的任一项所述的基于相位跟踪的FMCW雷达测距方法。
[0014]根据本专利技术实施例的电子设备，至少具有与上述的基于相位跟踪的FMCW雷达测距方法同样的有益效果。
[0015]本专利技术的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如上所述的任一项所述的基于相位跟踪的FMCW雷达测距方法。
[0016]根据本专利技术实施例的计算机可读存储介质，至少具有与上述的基于相位跟踪的FMCW雷达测距方法同样的有益效果。
[0017]本专利技术的实施例通过所述鉴相模块、所述作差模块、所述环路滤波器、所述振荡器、所述非线性误差计算模块形成反馈环路；所述发生器发送chirp信号，预处理单元接收并预处理chirp信号，所述预处理单元与反馈环路相连接，反馈环路中各个模块对预处理单元输出的信号进一步处理实现多次测量结果的相参累积，并从回波chirp信号中剥离出精确的测距信号，最后获取所述测距信号的频率估计值，即无偏估计值，并利用信号处理单元，将所述无偏估计值根据倍数因子进行换算，得到距离信息。通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置，其特征在于，包括：发生器、预处理单元、鉴相模块、作差模块、环路滤波器、振荡器、非线性误差计算模块以及信号处理单元，其中，所述鉴相模块、所述作差模块、所述环路滤波器和所述振荡器依次连接成闭环，所述非线性误差计算模块、所述作差模块和所述环路滤波器依次连接形成闭环；所述发生器，用于发送chirp信号；所述预处理单元，用于接收回波chirp信号进行预处理得到拍频信号，其中，所述回波chirp信号为chirp信号反射回来的电磁波，所述拍频信号包括载波信号、测距信号和非线性误差信号，所述测距信号的频率与雷达到目标位置的距离成倍数关系；所述鉴相模块，用于根据拍频信号和预测信号进行鉴相得到鉴相信号，其中，所述鉴相信号包括预测误差信号和所述非线性误差信号，所述预测信号为所述振荡器的输出结果；所述作差模块，用于对所述鉴相信号和非线性结果进行作差，得到补偿信号，其中，所述非线性结果为所述非线性误差计算模块的输出结果；所述环路滤波器，用于接收补偿信号并进行调整得到第一结果、第二结果、第三结果，并且反馈所述第一结果到所述振荡器，反馈所述第二结果到所述非线性误差计算模块，反馈所述第三结果到所述信号处理单元，其中，所述第二结果为所述测距信号的频率预测值和载波信号的预测值，所述第三结果为所述测距信号的无偏估计值；所述非线性误差计算模块，用于接收所述第二结果并进行计算得到所述非线性结果；所述鉴相模块、所述作差模块、所述环路滤波器、所述振荡器、所述非线性误差计算模块形成反馈环路；所述发生器与所述预处理单元相连接，所述预处理单元与反馈环路相连接，以使得反馈环路收敛，其中收敛是指预测误差小于期望门限；所述信号处理单元，用于将所述第三结果根据倍数因子进行换算，得到距离信息，其中，倍数因子由FMCW雷达的扫频速率决定。2.根据权利要求1所述的基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置，其特征在于，所述振荡器还用于执行以下步骤，包括：所述振荡器用于接收所述第一结果，并根据所述第一结果调整所述预测信号的初始相位和频率并输出，以使预测误差信号小于期望门限。3.根据权利要求1所述的基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置，其特征在于，所述非线性误差计算模块还用于执行以下步骤，包括：所述非线性误差计算模块用于根据所述第二结果进行估计得到非线性结果。4.根据权利要求1所述的基于相位跟踪的FMCW雷达测距装置，其特征在于，所述鉴相模块根据拍频信号和预测信号进行鉴相得到鉴相信号还包括：所述鉴相模块用于接收预测信号和拍频信号，使...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁宏涛，
申请(专利权)人：珠海正和微芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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