[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

说明书

本发明公开了一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法，方法包括设置FMCW波形，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差拍信号；信号采样并获取若干目标；通过第一段数据和第二段数据计算距离‑速度对对进行初次筛选匹配；对第三段数据得到的频率信息求得若干目标的速度信息再次筛除虚假目标，利用速度信息筛除距离‑速度对信息中不符合所有目标速度信息的虚假目标；探测出准确的真实目标，解决多目标探测场景下虚假目标多及虚警率高的问题。

技术领域

本发明涉及毫米波雷达技术领域，尤其涉及一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法。

背景技术

毫米波雷达技术从最早的应用在军事领域渐发展到了被广泛应用于安防监测，非接触式医疗护理，自动驾驶技术等领域。毫米波雷达有多种调制方式，脉冲调制是其中的一种，但由于脉冲调制用来测量短距离的时候，要求VCO(压控振荡器)产生大功率的窄脉冲信号，而这要求发射信号在很短的时间内实现低频与高频之间的切换，所以会对硬件结构有更高的需求，从而带来更高的成本。所以当前毫米波雷达采用的更多的是连续波的调制方式。连续波雷达对物理的测量，是利用连续变化的调制信号来控制连续变化的发射波信号的产生来实现的。连续波调制方式主要可以分为频移键控(FSK)、恒频连续波(CFCW)和调频连续波(FMCW)等几种方式。采用恒频连续波调制方式的毫米波雷达是利用多普勒效应完成对需要探测的目标速度的测量，但也因为其恒频的特性，它无法测量目标的距离；采用频移键控(FSK)调制技术的毫米波雷达即可以测量目标的速度又可以测量目标的距离，但是对于静止的物体，它不能很好地完成目标探测的任务，同时在多目标场景下，它也不能很好地完成探测任务；调频连续波(FMCW)雷达的基本思想是利用发射信号和接收信号的差拍信号频率信息得到目标的速度和距离信息，其成本相对低，开发也比较容易，同时测量精度也相对较高，因此是毫米波雷达技术开发的首选项。但是由于存在传输延时和多普勒效应，因此在多目标环境中，传统的FMCW雷达还存在速度距离耦合、虚警率高等问题。对于这些问题，常见的解决方案有：锯齿波调制方式测量多目标、三角波调制方式测量多目标、梯形波调制方式测量多目标和变周期三角波调制方式测量多目标，但以上解决方案中仍然会存在较多的虚目标。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的缺陷，本发明公开了一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法，通过在FMCW波形中设置慢上升段、慢下降段、恒频波段和快上升段，通过慢上升段、慢下降段的频率筛除超过最大范围的距离、速度对应的目标，完成距离-速度的初步匹配，再通过恒频波段计算出准确的速度，剔除之前匹配结果的大部分虚假目标，最后通过快上升段获取近似距离，从而进一步消除虚假目标，解决多目标探测场景下虚目标多及虚警率高的问题。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种基于调频连续波毫米波雷达的多目标探测方法，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；