[发明专利]拍频信号处理方法及装置

说明书

一种拍频信号处理方法及装置，方法包括：先根据拍频信号的采样序列确定拍频信号的二维时频谱，二维时频谱指示拍频信号的频率与时间的关系(S101)；接着将拍频信号的二维时频谱与多个理论二维时频谱进行匹配，确定出匹配度大于或等于预设阈值的理论二维时频谱为目标二维时频谱，多个理论二维时频谱是根据调频信号的扫频曲线计算出的多个飞行时间和多个多普勒频偏组合下拍频信号的二维时频谱(S102)；目标二维时频谱携带对应的飞行时间和多普勒频偏，因此可根据目标二维时频谱对应的飞行时间和多普勒频偏得到目标物体的距离和速度(S103)。从而，可实现在调频信号非线性的情况下准确地估计出目标物体的速度和距离。

本申请是分案申请，原申请的申请号是202080004826.9，原申请日是2020年3月20日，原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种拍频信号处理方法及装置。

背景技术

调频连续波(FM continuous wave，FMCW)雷达系统是一种测距设备，图1为FMCW雷达系统的测距原理示意图，如图1所示，FMCW雷达系统包括调频信号生成模块、分路器、混频器和模拟数字转换器(analog-to-digital converter，ADC)，FMCW雷达系统测距的原理为：调频信号生成模块产生经过频率调制的射频或激光信号(简称为调频信号)，分路器将调频信号分成两路信号，其中一路信号作为本振信号，另一路信号出射至被测目标物体并被目标物体表面反射形成回波信号，回波信号与本振信号在混频器进行混频，产生拍频信号，最后通过ADC将拍频信号由模拟信号转换为数字信号，得到拍频信号采样序列，对拍频信号采样序列进行快速傅里叶变换(fast fourier transform，FFT)，可得到拍频信号的频率，通过拍频信号的频率就能解算出目标物体的速度和距离。实际中，调频信号生成模块在进行频率调制的时候，调频信号频率的增长和降低无法做到严格线性，而是一条曲线，因此拍频信号也不再是单一频率的拍频信号，而是频率随时间存在漂移的信号，调频信号非线性会严重影响FMCW系统的工作，首先，拍频信号的能量不再集中于一个单一的频点，而是扩散到一个范围。这样，在噪声较大的场景下，就难以检测出回波信号。其次，拍频信号的频率随时间存在漂移因此不能确定准确的拍频信号的频率，进而影响检测的能力以及速度和距离估计的准确性。因此需要对调频信号的非线性进行校正。

现有的一种校正调频信号非线性的方法为：首先估计当前测量的调频信号生成模块的实际输出频率v_k(t)与理想线性频率v_d(t)之间的频率差e_k(t)，通过频率差e_k(t)来调整下一次测量时调频信号生成模块的驱动电流u_k+1(t)，从而改变下一次测量时调频信号生成模块的输出频率v_k+1(t)。经过多轮这样的迭代校正，最终使得调频信号生成模块的输出频率趋于线性。

上述方法中，上一次测量时估计出的驱动电流只能用于下一次测量。倘若由于温度、振动等外界因素的干扰，通过上一次测量时估计出的驱动电流来控制下一次测量时调频信号生成模块的输出频率，其输出频率值与预期频率值不匹配，会导致上一次测量时估计出的驱动电流失效，而没有达到迭代校正的目的，因此，调频信号的非线性还是存在，会影响对目标物体速度和距离估计的准确性。

发明内容

本申请提供一种拍频信号处理方法及装置，可实现在调频信号非线性的情况下准确地估计出目标物体的速度和距离，提高目标物体速度和距离估计的准确性。

第一方面，本申请提供一种拍频信号处理方法，包括：