[发明专利]一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法

权利要求书

1.一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设置FMCW波形：设计一种调频连续波波形，即FMCW波形，所述FMCW波形的一个完整调制周期中包括慢上升段、慢下降段、恒频波段和快上升段共四段波形；毫米波雷达产生所述FMCW波形，由天线发射，遇到探测目标后返回回波，本振与回波信号混频得到差拍信号；

S2、信号采样并获取若干目标：对差拍信号进行AD采样，按照FMCW波形一个完整调制周期中的四段波形调制阶段将采样之后的数据依次分成四段数据，对每段数据进行傅里叶变换FFT，并对FFT之后的数据做恒虚警检测CFAR，探测各个目标在每段数据中的差拍信号频率信息；

S3、计算距离-速度对进行初次筛选匹配：对第一段数据和第二段数据得到的若干目标频率采用遍历的方法进行配对，筛出明显超出可探测最大距离与速度的虚假目标，得到一组距离-速度对信息；

S4、计算若干目标的速度再次筛除虚假目标：对第三段数据得到的频率信息求得若干目标的速度信息，利用速度信息筛除步骤S3得出的该组距离-速度对信息中不符合所有目标速度信息的虚假目标；

S5、计算若干目标的距离探测出准确的真实目标：根据第四段数据得到频率信息求出粗略的目标距离信息，通过得到的粗略目标距离信息，筛除步骤S4得出的距离-速度对信息中距离超出粗略距离一定范围的虚假目标，完成多目标的距离-速度匹配，得到准确的目标距离-速度对信息，探测出准确的真实目标；

所述步骤S5中，粗略目标距离信息的计算公式为：

R′＝R-f_D·T₃·ΔR

其中，R′为粗略目标距离，R为实际目标距离，ΔR为目标分辨率，f_D为多普勒频移，c为光速，T₃为FMCW波形一个完整调制周期中快上升段对应的时间，B为FMCW波形的带宽。

2.根据权利要求1所述的一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法，其特征在于，所述S3中距离-速度对的计算公式为：

其中，R_ij-V_ij为慢上升段中第i个差拍频信号频率和慢下降段中第j个差拍频信号频率匹配得到的距离-速度对，c为光速，T₁为FMCW波形一个完整调制周期中慢上升段和慢下降段对应的时间，B为FMCW波形的带宽；f_upi为FMCW波形一个完整调制周期中慢上升段由探测多个目标产生的第i个差拍频信号频率，i＝1，2，3...N，f_downj为FMCW波形一个完整调制周期中慢下降段由探测多个目标产生的第j个差拍频信号频率，j＝1，2，3...N；f₀为FMCW波形的初始频率，N为恒虚警检测CFAR后获取的目标总个数。

3.根据权利要求1所述的一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法，其特征在于，所述步骤S4中计算若干目标的速度再次筛除虚假目标的具体过程为：

S41、对第三段数据得到的频率信息求得若干目标的速度信息：第三段数据为恒频波段处获取的数据，该段的频率变化全部由多普勒频移构成，根据多普勒频移f_D计算目标的准确速度；

S42、计算速度差再次筛除虚假目标：通过得出的多目标准确速度结合步骤S3获得的距离-速度对进行筛选，将每个计算获取的精确速度与距离-速度对中的速度计算速度差，若所有速度差均超出阈值ΔV，则判定所有速度差均超出阈值ΔV的目标为虚假目标，并筛除；否则，保留所有速度差未均超出阈值ΔV的目标。

4.根据权利要求3所述的一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法，其特征在于，所述步骤S41中根据多普勒频移f_D计算目标的准确速度的计算公式为：

其中，f_Du为第三段恒频段产生的第u个差拍信号频率，u＝1，2，3...N，N为恒虚警检测CFAR后获取的目标总个数，V_Du为f_Du对应计算出的第u个目标速度，f₀为FMCW波形的初始频率，c为光速。

5.根据权利要求4所述的一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法，其特征在于，所述步骤S42中速度差值的计算公式为：

|V_Du-V_ij|≤ΔV

其中，V_Du是第三段恒频段产生的第u个差拍信号频率对应计算出的第u个目标速度，V_ij是步骤S3中慢上升段中第i个差拍频信号频率和慢下降段中第j个差拍频信号频率匹配得到的距离-速度对中的速度，f_s是采样频率，N_FFT1是第一段和第二段的快速傅里叶变换点数，N_FFT2是第三段的快速傅里叶变换点数。