雷达测速解模糊方法技术

本发明专利技术公开了一种雷达测速解模糊方法

【技术实现步骤摘要】
雷达测速解模糊方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种雷达测速解模糊方法
、
装置及存储介质
。

技术介绍

[0002]在无线通信领域，天线技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的吞吐量
、
传送距离和频谱利用率，因而被广泛应用在各个领域
。
近年来，为了提高雷达的检测性能和计算精度，多输入多输出
(Multiple
‑
Input Multiple
‑
Output
，
MIMO)
技术被广泛应用于各种雷达中
。MIMO
雷达在发射端使用多个发射天线，在接收端使用多个接收天线，信号在发射端和接收端构成的多个通道上传输，能充分利用空间资源，提高系统信道容量，改善通信质量
。MIMO
雷达测速系统通过发射阵列的各个阵元发射互不干扰的相互正交的脉冲信号，利用脉冲信号的回波信号的信号频移量来探测运动目标的运动方向和运动速度
。
然而，在现有技术中，通过
MIMO
雷达系统测速存在至少存在如下技术问题
。
[0003]一方面，在雷达系统中，当通过多普勒分频多址
(DDMA
，
Doppler Division Multiple Address)
技术发射脉冲信号时，在发射通道上按照
Chirp
发射的顺序为脉冲信号进行相位编码，调制出多个呈线性关系的相位来发射脉冲信号
。
在对回波信号经过基础的二维傅里叶变换
(2D
‑
FFT)
和非相干能量累积处理后，在距离
‑
多普勒图像
(Range
‑
Doppler)
上形成多个同距不同多普勒
(Doppler)
的谱峰，以用于区分不同的发射通道
。
然而，四维毫米波雷达由于需要在方位和俯仰维度进行角度分辨，雷达所需的通道数升高，在限定的刷新率下，传统的时分多址
(Time division multiple access
，
TDMA)
发射模式将不再适用，但是通过
DDMA
在同一个时间内并发多个脉冲信号后，难以将回波信号的多普勒谱峰与不同相位的脉冲信号一一对应，现有技术中存在难以根据多个回波信号区分不同的发射通道的技术问题
。
[0004]另一方面，在
DDMA
体制下通过脉冲信号测速时，脉冲多普勒雷达工作在中低重复频率，高速运动的观测目标在回波积累时间内会跨多个距离单元运动，即在角度估计过程中运动目标已经跨越了多个距离单元，波形产生相位差，对应的多普勒效应超出一个频率范围而产生模糊，导致根据模糊的多普勒图像解析出的运动目标速度不准确，即难以准确地测量出运动目标的真实速度，存在速度模糊的技术问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种雷达测速解模糊方法
、
装置及存储介质，旨在有效解决现有技术中使用多普勒分频多址技术发射多个脉冲信号时难以根据多个回波信号区分不同的发射通道，以及雷达测速存在速度模糊的技术问题
。
[0006]根据本专利技术的一方面，本专利技术提供一种雷达测速解模糊方法，用于
MIMO
雷达，所述
MIMO
雷达具有多个发射天线和多个接收天线，所述多个发射天线和所述多个接收天线之间构成多个通道，其特征在于，所述方法包括：
[0007]周期性地依序在第一发射时序内驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同
时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号，在第二发射时序内驱使所述多个发射天线中的第一发射天线向所述运动目标发射第二脉冲信号，以及在第三发射时序内驱使所述第一发射天线向所述运动目标发射第三脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号波形相同并且所述第二发射时序和所述第三发射时序之间具有预设时间差；
[0008]驱使所述多个接收天线接收所述运动目标反馈的与所述多个第一脉冲信号对应的第一回波信号
、
与所述第二脉冲信号对应的第二回波信号
、
以及与所述第三脉冲信号对应的第三回波信号；
[0009]对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离
‑
多普勒图像，对所述第二回波信号和所述第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离
‑
多普勒图像，并基于所述第二距离
‑
多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的位置确定所述第一距离
‑
多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元，并基于所述第一距离
‑
多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号；
[0010]基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差；
[0011]根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度
。
[0012]进一步地，所述方法还包括：
[0013]在所述驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号之前，对待发射的脉冲信号进行相位调制以得到所述多个第一脉冲信号，其中，所述多个第一脉冲信号中相邻的两个脉冲信号之间的相位偏移差相等
。
[0014]进一步地，所述多个第一脉冲信号中与所述第一发射天线对应的目标脉冲信号的相位偏移量为零，并且所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号的相位偏移量与所述目标脉冲信号的相位偏移量一致
。
[0015]进一步地，所述对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离
‑
多普勒图像，对所述第二回波信号和第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离
‑
多普勒图像包括：
[0016]对所述第一回波信号
、
所述第二回波信号和所述第三回波信号分别进行距离维的傅里叶变换和多普勒维的傅里叶变换以得到所述第一距离
‑
多普勒图像以及所述第二距离
‑
多普勒图像，其中，所述多普勒维的傅里叶变换对应的采样点个数为预设的多普勒维采样点数
。
[0017]进一步地，所述基于所述第一距离
‑
多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号包括：
[0018]在所述第二距离
‑
多普勒图像中确定所述第一发射天线对应的距离单元的位置并将所述位置作为目标位置；
[0019]在所述第一距离
‑
多普勒图像中筛选所处位置与所述目标位置相同的距离单元，并将筛选出的距离单元对应的第一回波信号确定为所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种雷达测速解模糊方法，用于
MIMO
雷达，所述
MIMO
雷达具有多个发射天线和多个接收天线，所述多个发射天线和所述多个接收天线之间构成多个通道，其特征在于，所述方法包括：周期性地依序在第一发射时序内驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号，在第二发射时序内驱使所述多个发射天线中的第一发射天线向所述运动目标发射第二脉冲信号，以及在第三发射时序内驱使所述第一发射天线向所述运动目标发射第三脉冲信号，其中，所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号波形相同并且所述第二发射时序和所述第三发射时序之间具有预设时间差；驱使所述多个接收天线接收所述运动目标反馈的与所述多个第一脉冲信号对应的第一回波信号
、
与所述第二脉冲信号对应的第二回波信号
、
以及与所述第三脉冲信号对应的第三回波信号；对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离
‑
多普勒图像，对所述第二回波信号和所述第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离
‑
多普勒图像，并基于所述第二距离
‑
多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元的位置确定所述第一距离
‑
多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元，并基于所述第一距离
‑
多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号；基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差；根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述驱使所述多个发射天线分别向同一运动目标同时发射相位偏移量不同的多个第一脉冲信号之前，对待发射的脉冲信号进行相位调制以得到所述多个第一脉冲信号，其中，所述多个第一脉冲信号中相邻的两个脉冲信号之间的相位偏移差相等
。3.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个第一脉冲信号中与所述第一发射天线对应的目标脉冲信号的相位偏移量为零，并且所述第二脉冲信号和所述第三脉冲信号的相位偏移量与所述目标脉冲信号的相位偏移量一致
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述第一回波信号进行处理以得到对应的第一距离
‑
多普勒图像，对所述第二回波信号和第三回波信号进行处理以得到对应的第二距离
‑
多普勒图像包括：对所述第一回波信号
、
所述第二回波信号和所述第三回波信号分别进行距离维的傅里叶变换和多普勒维的傅里叶变换以得到所述第一距离
‑
多普勒图像以及所述第二距离
‑
多普勒图像，其中，所述多普勒维的傅里叶变换对应的采样点个数为预设的多普勒维采样点数
。5.
如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一距离
‑
多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元确定所述第一发射天线对应的目标回波信号包括：在所述第二距离
‑
多普勒图像中确定所述第一发射天线对应的距离单元的位置并将所述位置作为目标位置；在所述第一距离
‑
多普勒图像中筛选所处位置与所述目标位置相同的距离单元，并将筛选出的距离单元对应的第一回波信号确定为所述目标回波信号
。
6.
如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标回波信号和所述第二回波信号得到第一平均相位差，并基于所述第二回波信号和所述第三回波信号得到第二平均相位差包括：针对每个接收天线，确定该接收天线接收到的所述目标回波信号和所述第二回波信号的第一相位差，以及确定该接收天线接收到的所述第二回波信号和所述第三回波信号的第二相位差；求取全部第一相位差的均值，并将所述全部第一相位差的均值作为所述第一平均相位差，求取全部第二相位差的均值，并将所述全部第二相位差的均值作为所述第二平均相位差
。7.
如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一发射时序的周期
、
所述第二发射时序的周期
、
以及所述第三发射时序的周期均为相同的预设周期值
。8.
如权利要求1‑7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一平均相位差和所述第二平均相位差计算所述运动目标的当前速度包括：
(1)
基于所述第一平均相位差和所述第二平均相位差得到实测相位差；
(2)
根据所述实测相位差
、
所述预设周期值
、
所述预设时间差计算不模糊相位；
(3)
基于所述不模糊相位
、
所述第一距离
‑
多普勒图像中所述第一发射天线对应的距离单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆月琴，张培，郭坤鹏，买剑春，武景，张燎，
申请(专利权)人：南京隼眼电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：