[发明专利]一种三角波调频近程探测系统测速测距方法

说明书

本发明涉及一种三角波调频近程探测系统测速测距方法，采用全相位傅里叶变换相位差测频，即对差频信号分别进行傅里叶变换和全相位傅里叶变换求相位，利用相位差对傅里叶变换测频进行修正，得到精确度较高的差频和多普勒频率。本发明利用全相位傅里叶变换的相位不变性，成功地对差频频率进行修正，从而提高了测速测距的精度。

技术领域

本发明涉及近程探测技术，特别是一种三角波调频近程探测系统测速测距方法。

背景技术

目前，线性调频近程探测系统由于其体积小、结构简单、精度高、成本低廉等优点，在各个领域得到了广泛应用。在实际的信号处理中，FFT变换的分辨率和栅栏效应会对系统的测速测距精度造成影响。

常用的欠采样测速方法由于需要平衡测速实时性和多普勒信号的频率精度，实时性和测速精度都有限制。FFT+CZT测频法可以提高频率精度，但精度的提高受FFT点数和CZT点数影响，同样的扫频时间内增加点数不仅需要提高采样率，而且会增加数据处理量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三角波调频近程探测系统测速测距方法，调高线性调频探测系统中测速测距精度。

实现本发明目的的技术方案为：一种三角波调频近程探测系统测速测距方法，其特征在于，包括如下步骤：

全相位数据预处理：将差频信号进行全相位数据预处理，即用卷积窗w_c对以x(0)为中心的长(2N-1)的数据向量进行加权处理，再移位求和；

FFT测相：对全相位预处理后的数据和未处理的差频数据分别利用FFT法测出主谱线上的相位值；

相位差校正：利用上述两个相位值的差值与频偏值成正比的关系，得到信号频率的估计；

上下扫频段频率对消：通过上下扫频段差频信号频率，算出对应时刻目标距离与速度。

进一步的，全相位数据预处理是列出x(n)所有包含x(0)的子数据向量，将所有子数据向量在原截断位置进行周期延拓，在截断的主区间内进行求和，得到新的全相位周期延拓信号。

进一步的，对于三角波线性调频体制，上扫频段差频频率f_p和下扫频段差频频率f_q与目标距离R分别存在以下对应关系：

其中ΔF为频偏，T_m为扫频周期，R为目标距离，c为电磁波的传播速度，为目标的多普勒频率，v为目标运动速度，λ为载波波长。

进一步的，FFT测相的具体步骤为：

单频复指数序列N是FFT的点数，m是实际频率所在的位置，θ₀是实际相位值，假设主谱线的谱序号为k^*，m＝k^*+δ，δ为频率偏移，

x(n)进行FFT后，FFT主谱线上的相位值为:

x(n)进行全相位FFT后，全相位FFT主谱线上的相位值为:

进一步的，相位差校正具体为：

将全相位FFT得到的相位值减去FFT得到的相位值，可得

信号真实频率的估计：

进一步的，通过上下扫频频率对消，消除多普勒的影响，准确地测定目标距离与速度：