[发明专利]一种基于单站双频连续波雷达的异步定位方法

说明书

本发明属于双频连续波雷达定位技术领域，涉及一种基于单站双频连续波雷达的异步定位方法。本发明的方法不再同时传输两种不同频率的连续波信号，而是在三个状态之间切换发射两个不同频率的连续波信号，利用第三个状态补偿由目标速度引起的相位扰动。与同步模式相比，该方法具有较低的复杂度和成本，适用于单一振荡器结构的短程雷达的大多数商业产品。仿真结果表明，该方法的定位精度可以达到厘米级。

技术领域

本发明属于双频连续波雷达定位技术领域，涉及一种基于单站双频连续波雷达的异步定位方法。

背景技术

近程非接触式微波雷达系统已广泛用于军事、环境、卫生和商业系统的监测。短距离微波/毫米波雷达的重要领域之一是移动目标检测、定位和跟踪，这是安全与监视应用领域的一个热点话题。通过测量距离、到达角(AOA)或混合参数，利用几种定位技术对近程雷达系统的目标位置进行了估计。在短距离雷达中，宽带雷达和双频连续波(CW)应用于距离估计。前者，如调频波(FMCW)雷达、步进频率雷达和超宽带雷达，能够确定静止和移动目标的范围。由于固定散射体也会反射回声，这些宽带雷达容易受到环境的干扰。虽然目前研究学者讨论了各种各样的杂波缓解和抑制方案，例如移动目标检测(MTD)，但这种雷达对MTD的精度往往是有问题的，因为它依赖于参数化、建模。宽带雷达的另一个问题是，复杂的调制形式和宽带信号将不可避免地导致昂贵的成本。

由于双频连续波雷达的复杂性低和成本低，因此它是移动目标(MT)定位的首选解决方案。对于双频连续波雷达，其基本工作原理是发射两种载波频率的连续波，利用多普勒信号的相位差来估计目标和雷达的距离。由于多普勒回波只由目标的运动产生，双频率雷达对静止目标的杂波具有免疫效果。两个不同频率连续波的频率差被用来确定最大不模糊距离。需要指出的是，现有的双频雷达研究都是为同步模式设计的。在同步模式下，双频连续波雷达需要两个振荡器同时传输两个不同频率的连续波信号，而每个接收机天线需要两个接收通道。不幸的是，像K-MC和IVQ系列，这样的短程雷达的大多数商业产品都是采用单一振荡器结构。所以双频雷达在同步模式的定位方法并不适用与大多数商用短程雷达，因为它不能同时产生两个不同频率的连续波信号。

发明内容

本发明的目的是针对现有的双频连续波雷达定位算法是为同步模式设计的，由于动目标运动引起的相位扰动，在异步模式下会导致较大的误差，提出了一种基于双频雷达相位补偿的异步模式定位方法。本发明的方法不再同时传输两种不同频率的连续波信号，而是在三个状态之间切换发射两个不同频率的连续波信号，利用第三个状态补偿由目标速度引起的相位扰动。与同步模式相比，该方法具有较低的复杂度和成本，适用于单一振荡器结构的短程雷达的大多数商业产品。仿真结果表明，该方法的定位精度可以达到厘米级。

本发明的解决方案是：首先雷达连续发射三个状态的不同频率的连续波信号，将两个接收天线接收到的三个状态下的回波信号与对应状态下的发射信号混频得到中频信号。然后对中频信号进行快速傅里叶变换，得到每个状态的相位。最后利用同一接收天线中的不同状态之间的相位差确定目标的距离，利用不同接收天线中的同一状态下的相位差确定目标的到达角，从而确定目标的位置。

本发明的详细方法包括：

步骤1：雷达连续发射三个状态的不同频率的连续波信号，并将回波信号与发射信号混频得到中频信号。