[发明专利]基于全相位傅里叶变换的FMCW雷达距离速度联合估计方法

权利要求书

1.基于全相位傅里叶变换的FMCW雷达距离速度联合估计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：利用发射天线依次向外发射M个调频脉冲信号；

步骤二：接收天线接收所有目标的全部回波脉冲信号，即M个回波脉冲信号，并对M个回波脉冲信号做数字下变频处理，得到回波中频信号矩阵；

步骤三：对回波中频信号矩阵中的每一行向量做全相位傅里叶变换频谱处理，得到每个回波中频脉冲的全相位频谱，构成回波中频信号频谱矩阵；

步骤四：对回波中频信号频谱矩阵中的每一列向量做离散傅里叶变换处理，得到回波中频信号的二维频谱，并根据回波中频信号的二维频谱构建二维频谱矩阵，同时估计二维频谱中所有谱峰的中频频率和多普勒频率；

步骤五：根据求解出的二维频谱矩阵，利用三点频率偏差估计器计算每个谱峰的中频频率偏差和多普勒频率偏差，最后利用每个谱峰的中频频率偏差和多普勒频率偏差对步骤四中的中频频率和多普勒频率进行修正，得到每个谱峰的真实中频频率和多普勒频率；

步骤六：根据每个谱峰的真实中频频率和多普勒频率计算每个目标的距离和速度；

所述调频脉冲信号表示为：

s_T(t)＝A_Texp(2πf_ct+πKt²),t∈[0,T]

其中，A_T代表信号的幅值，f_c表示信号的载波频率，K＝B/T表示发射信号的频率随时间线性变化，其中B表示信号的扫频带宽，T表示信号周期；

所述回波脉冲信号表示为：

其中，K_r,p表示第p个目标的后向散射系数，f_dp表示回波信号的多普勒频率，t_dp表示第p个目标回波的传播延迟，m表示当前的回波脉冲序号，其中m＝0,1,…,M-1，M表示发射脉冲的总个数，j表示虚数单位；

所述回波中频信号矩阵表示为：

S_b＝[S_b,0,S_b,1,…,S_b,M-1]'

其中，S_b,0和S_b,M-1分别表示接收到的第0个回波脉冲信号和第M-1个回波脉冲信号，S_b,m表示第m个回波中频脉冲信号，A_p,m表示第p个目标的第m个回波脉冲幅值，m＝0,1,…M；

所述全相位傅里叶变换频谱表示为：

其中，H表示apFFT预处理矩阵，X表示信号矩阵，A＝K_r,pA_T表示回波信号幅值，θ₀表示信号的初相位，e表示表示主谱线所在的格点，δ表示主谱线与真实频率之间的偏差，N为采样点数；

所述步骤五中频频率偏差表示为：

其中，Z_-1是主谱线的左侧相邻谱线幅值的平方根，Z₊₁是主谱线的右侧相邻谱线幅值的平方根，Z₀是主谱线幅值的平方根；

所述步骤五中多普勒频率偏差表示为：

其中，Y(e_d-1)表示主谱线的左侧相邻谱线幅值，Y(e_d+1)表示主谱线的右侧相邻谱线幅值，Y(e_d)表示主谱线幅值；

所述真实中频频率表示为：

其中，k_p表示第p个目标在中频频谱中的主谱线取值，δ_op表示主谱线与真实谱线之间的偏差，f_s为采样频率，N为采样点数；

所述真实多普勒频率表示为：

δ_dp表示主谱线与真实谱线之间的偏差，m_p表示第p个目标在多普勒频谱中的主谱线取值；

所述步骤六中距离和速度分别表示为：

其中，v表示速度，R表示距离，C表示光速。