[发明专利]多载频LFMCW雷达信号合成处理方法

权利要求书

1.一种多载频LFMCW雷达信号合成处理方法，其特征在于包括如下步骤：

对不同载频的回波差拍信号分别做快时间维FFT处理，求出所在距离单元；

确定其中一路信号为参考信号，利用Keystone变换将其他载频对应的慢时间维信号的多普勒频率变换成与参考信号相同的多普勒频率；

分别对Keystone变换后的慢时间维信号与参考的慢时间维信号作互相关处理，求出其相位差，并对相位差进行补偿；

将经过Keystone变换和互相关处理后的多路慢时间维信号直接进行合成处理，得到合成信号；

对合成后的信号进行慢时间维FFT处理，求出目标所在的速度单元；

找出二维频谱中最大值的位置，估计目标的距离和速度，实现距离-速度解耦合；

在于快时间维FFT处理的方法如下：

假设以f_s为采样频率对K路信号进行采样，每路接收天线均接收M个调频周期的回波信号，每个调频周期内的采样点数为N，对每个调频周期的差拍信号进行FFT处理，可得到第m个调频周期的频域信号为：

由上述可得，快时间维FFT得到的信号频率为反映了目标所在的距离通道；频域信号S_m,k(f)在频率f_m,k处取得频谱峰值：

分析上式可得：S_m,k(f_m,k)可以看作是一个以T为采样周期的信号，其时间自变量为mT，频率为即为多普勒频率，反映目标的速度信息；

其中：f_k为发射信号载频，B为发射带宽，T为调频周期，调频斜率μ＝B/T，R为雷达之间的初始距离，v为运动速度，c为光速，v＜＜c，0＜m≤M；

所述利用Keystone变换将其他载频对应的慢时间维信号的多普勒频率变换成与参考信号相同的多普勒频率的方法如下：

对于多载频雷达信号，假设以第1路发射信号为参考信号，其快时间维FFT频谱峰值为：

可得该信号的频率为幅度为对于发射载频为f_k的回波差拍信号，其快时间维FFT频谱峰值结果可以表示为：

即S_k(m)可看作是对频率为的信号以为采样间隔进行采样得到的离散信号，则由发射信号载频不同而引起的多普勒频率不同，可认为是对一个相同频率的信号以不同的间隔进行采样而造成的差异；因此，可对S_k(m)进行重采样，令将原本不同的多普勒频率校正为与参考信号相同的多普勒频率；采用sinc内插法来进行变换，公式表示为：

其中，S′(m′)为经过Keystone变换后的采样数据，经过变换后，不同回波对应的慢时间维信号具有相同的多普勒频率，其信号形式为：

此时若直接对K路信号进行合成处理，得到的合成信号为：

由上式可知，在合成时，若存在相位差即满足时，其中合成信号为：

此时，变换后的慢时间维信号相位与参考信号相同。

2.如权利要求1所述的多载频LFMCW雷达信号合成处理方法，其特征在于所述相位差进行补偿的方法如下：

将经过Keystone变换后的慢时间维信号与参考信号求互相关，可得互相关函数为：

即Keystone变换后的慢时间维信号与参考信号之间的相位差为：

由上式即可得出具有相同多普勒频率的慢时间维信号的初始相位差；因此，在利用Keystone变换对频率进行补偿后，再将各路慢时间维信号与参考信号进行互相关处理，求出其相位差，并对其进行补偿，从而实现信号相位的同步；经过补偿后的信号与参考信号的相位保持一致，对其进行合成，得到的合成信号形式为：

对合成之后的慢时间维信号进行FFT处理，即可估计出目标的运动速度。