CN108627803B - 基于波束形成的频谱配对法及配对*** - Google Patents
基于波束形成的频谱配对法及配对*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN108627803B CN108627803B CN201710159211.3A CN201710159211A CN108627803B CN 108627803 B CN108627803 B CN 108627803B CN 201710159211 A CN201710159211 A CN 201710159211A CN 108627803 B CN108627803 B CN 108627803B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- beam forming
- target
- signal
- spectrum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于波束形成的频谱配对法及配对***,利用波束形成原理,基于目标对应的谱峰上角度信息一致的特点,通过权向量系数对FFT谱做波束形成,即同相数据叠加,不同相数据抑制,因此能突出目标角度上的谱峰,即目标对应的谱峰,从而求出速度和距离。本发明不仅具有实信号***结构简单、成本低及鲁棒性较好等特点,并且能够通过频谱配对选取正确的单峰抑制错误频谱。
Description
技术领域
本发明涉及频谱配对技术,特别是一种基于波束形成的频谱配对法及配对***。
背景技术
我国汽车数量逐年增加,公路交通安全问题日益突出。为了防止交通事故的发生,改善交通安全问题,车载雷达成为确保安全行车的重要手段之一。国内外已经开始毫米波雷达防撞***进行了研究。车载雷达具备测速、测距以及测角的功能,判断前方目标对己车的威胁,及时提醒司机注意安全。
为了实现防撞雷达小型化和商用化的目的,一般采用线性调频连续波(LFMCW)体制,利用发射频率和接收频率之间的差频实现目标测距、测速功能。同时为得到的目标方位角,需采用天线阵列进行MUSIC算法。为了应对道路的复杂情况,需要考虑多目标的数据处理,对于多目标FFT频谱多谱峰的情况,需要频谱配对来选择正确的谱峰,传统频谱配对通过计算差拍幅度谱面积来确定谱峰,此种方法计算量大而且在两个目标回波相近时容易发生错误。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于波束形成的频谱配对法及配对***。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于波束形成的频谱配对法,包括以下步骤:
步骤1,信号发生器产生线性调频连续波,经过功分器、功率放大器,由发射天线发射;
步骤2,接收天线的接收信号通过低噪声放大器后与功分得到的本振信号下变频,经过中频放大器直接进行AD采样,得到采样点数为2N点的实信号,其中上扫频和下扫频分别采样N点;
步骤4,将单阵元傅里叶变换后的前N/2点数据,共M阵元,组成M*N/2维矩阵X作为波束形成输入信号;
步骤6,根据波束形成原理用θi得到加权矢量ω(θi)=R-1α(θi)(α(θi)HR-1α(θi))-1,α(θi)为导向矢量,d为天线阵元间距;分别对上扫频和下扫频FFT数据做波束形成,加权后的频谱图中,根据谱峰得到θi角度对应实际频率值和最终得到目标距离和速度。
一种基于波束形成的频谱配对***,包括信号发生器、功分器、功率放大器、发射天线、接收天线、低噪声放大器、混频器、中频放大器、AD采样和信号处理模块;
所述信号发生器用于产生线性调频连续波,经功分器、功率放大器,由发射天线发射;
所述接收天线用于接收信号,并通过低噪声放大器后与功分得到的本振信号经混频器下变频,经中频放大器放大后进入AD采样,得到采样点数为2N点的实信号,其中上扫频和下扫频分别采样N点;
信号处理模块用于对上扫频采样点和下扫频采样点分别做N点傅里叶变换,得到关于0点对称的谱线;将单阵元傅里叶变换后的前N/2点数据,共M阵元,组成M*N/2维矩阵X作为波束形成输入信号;求取信号X的协方差矩阵R,并对其进行特征分解,得到目标个数k,利用MUSIC算法得到目标来波方向θ1~θk;根据波束形成原理用θi得到加权矢量ω(θi)=R-1α(θi)(α(θi)HR-1α(θi))-1,1≤i≤k,α(θi)为导向矢量,d为天线阵元间距;分别对上扫频和下扫频FFT数据做波束形成,加权后的频谱图中,根据谱峰得到θi角度对应实际频率值和最终得到目标距离和速度。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:本发明在保证频谱配对的准确性同时,大大缩短了计算量,并且对于实信号的对称频谱也有明显的抑制。
附图说明
图1为本发明频谱配对算法的前端雷达***框图。
图2为本发明基于波束形成的频谱配对法流程图。
图3(a)为时域FFT后上扫频频域波形图,图3(b)为时域FFT后下扫频频域波形图。
图4为本发明的目标来波方向MUSIC算法结果图。
图5(a)为本发明目标一波束形成后的上扫频频谱配对结果图,图5(b)为本发明目标一波束形成后的下扫频频谱配对结果图。
图6(a)为本发明目标二波束形成后的上扫频频谱配对结果图,图6(b)为本发明目标二波束形成后的下扫频频谱配对结果图。
具体实施方式
结合图1、图2,一种基于波束形成的频谱配对法,包括以下步骤:
步骤1,信号发生器产生线性调频连续波,经过功分器、功率放大器,由发射天线发射;
步骤2,接收天线的接收信号通过低噪声放大器后与功分得到的本振信号下变频,经过中频放大器直接进行AD采样,得到采样点数为2N点的实信号,其中上扫频和下扫频分别采样N点;
步骤4,将单阵元傅里叶变换后的前N/2点数据,共M阵元,组成M*N/2维矩阵X作为波束形成输入信号;
步骤5,求取信号X的协方差矩阵R,并对其进行特征分解,得到目标个数k,利用MUSIC算法得到目标来波方向θ1~θk;
步骤6,根据波束形成原理用θi得到加权矢量ω(θi)=R-1α(θi)(α(θi)HR-1α(θi))-1,1≤i≤k,α(θi)为导向矢量,d为天线阵元间距;分别对上扫频和下扫频FFT数据做波束形成,加权后的频谱图中,根据谱峰得到θi角度对应实际频率值和最终得到目标距离和速度。
一种基于波束形成的频谱配对***,包括信号发生器、功分器、功率放大器、发射天线、接收天线、低噪声放大器、混频器、中频放大器、AD采样和信号处理模块;
所述信号发生器用于产生线性调频连续波,经功分器、功率放大器,由发射天线发射;
所述接收天线用于接收信号,并通过低噪声放大器后与功分得到的本振信号经混频器下变频,经中频放大器放大后进入AD采样,得到采样点数为2N点的实信号,其中上扫频和下扫频分别采样N点;
信号处理模块用于对上扫频采样点和下扫频采样点分别做N点傅里叶变换,得到关于0点对称的谱线;将单阵元傅里叶变换后的前N/2点数据,共M阵元,组成M*N/2维矩阵X作为波束形成输入信号;求取信号X的协方差矩阵R,并对其进行特征分解,得到目标个数k,利用MUSIC算法得到目标来波方向θ1~θk;根据波束形成原理用θi得到加权矢量ω(θi)=R-1α(θi)(α(θi)HR-1α(θi))-1,1≤i≤k,α(θi)为导向矢量,d为天线阵元间距;分别对上扫频和下扫频FFT数据做波束形成,加权后的频谱图中,根据谱峰得到θi角度对应实际频率值和最终得到目标距离和速度。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例
(1)本实施例的天线阵列是6元均匀线阵,阵元间距采样频率Fs=40KHz,多目标情况下,目标一距离R1=30m,速度v1=2m/s,方向角θ1=10°,目标二R2=40m,v2=10m/s,θ2=-25°。发射信号中心频率为24.05GHz,带宽100MHz,总时宽20ms的线性调频三角波;信噪比为10dB。目标靠近雷达运动,v为正数;远离雷达运动,v为负数。
(2)对接收信号进行混频处理,下变频后得到中频采样信号,采样点数为800。
(3)对信号的上扫频数据和下扫频数据分别进行400点傅里叶变换,根据原理计算目标一上扫频频率1679.3Hz,下扫频频率2320.7Hz;目标二上扫频频率1063.3Hz,下扫频频率4270Hz。其阵元1接收数据频谱图,结果如图3(a)和图3(b)所示。目标数为2,因此频谱图中谱峰个数为4;
(4)用全部6阵元的下扫频FFT数据,组成6*512维矩阵作为MUSIC波束形成算法的接收数据X。求得接收数据协方差矩阵最终通过MUSIC算法得到两个目标方位角θ1=-25°,θ2=10°。结果如图4所示;
(5)多目标情况下需要分别波束形成。首先是将θ1带入式ω(θi)=R-1α(θi)(α(θi)HR-1α(θi))-1,得加权矢量w(-25°)。分别加权FFT_UP和FFT_DOWN,加权后的频谱图结果如图5(a)和图5(b)。由波束形成结果可知,w(-25°)加权后突出了对应角度目标的频率,即目标一方向的信号则被抑制了。因此距离dis=40.5m,vel=9.98m/s,θ=-25°。在误差范围内算法结果与仿真参数一致。
Claims (2)
1.一种基于波束形成的频谱配对法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,信号发生器产生线性调频连续波,经过功分器、功率放大器,由发射天线发射;
步骤2,接收天线的接收信号通过低噪声放大器后与功分得到的本振信号下变频,经过中频放大器直接进行AD采样,得到采样点数为2N点的实信号,其中上扫频和下扫频分别采样N点;
步骤4,将单阵元傅里叶变换后的前N/2点数据,共M阵元,组成M*N/2维矩阵X作为波束形成输入信号;
步骤5,求取信号X的协方差矩阵R,并对其进行特征分解,得到目标个数k,利用MUSIC算法得到目标来波方向θ1~θk;
2.一种基于波束形成的频谱配对***,其特征在于,包括信号发生器、功分器、功率放大器、发射天线、接收天线、低噪声放大器、混频器、中频放大器、AD采样和信号处理模块;
所述信号发生器用于产生线性调频连续波,经功分器、功率放大器,由发射天线发射;
所述接收天线用于接收信号,并通过低噪声放大器后与功分得到的本振信号经混频器下变频,经中频放大器放大后进入AD采样,得到采样点数为2N点的实信号,其中上扫频和下扫频分别采样N点;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710159211.3A CN108627803B (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 基于波束形成的频谱配对法及配对*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710159211.3A CN108627803B (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 基于波束形成的频谱配对法及配对*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108627803A CN108627803A (zh) | 2018-10-09 |
CN108627803B true CN108627803B (zh) | 2021-10-08 |
Family
ID=63687579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710159211.3A Active CN108627803B (zh) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | 基于波束形成的频谱配对法及配对*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108627803B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109861933B (zh) * | 2018-11-28 | 2021-11-26 | 中国传媒大学 | 一种基于music算法和预编码的毫米波mimo信道估计方法 |
CN110780300B (zh) * | 2019-10-31 | 2022-06-07 | 安徽四创电子股份有限公司 | 一种用于风廓线雷达的数据处理方法 |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101470187A (zh) * | 2007-12-26 | 2009-07-01 | 中国科学院声学研究所 | 一种用于线列阵的高精度测向方法 |
JP2011078744A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-04-21 | Sophia School Corp | 変位計測方法及び装置、並びに、超音波診断装置 |
CN103257346A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-21 | 桂林电子科技大学 | 一种汽车防撞雷达多目标探测方法与*** |
CN103399303A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-11-20 | 西安电子科技大学 | 机载雷达抗密集转发式欺骗干扰方法与*** |
CN103744061A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-23 | 西安电子科技大学 | 基于迭代最小二乘方法的mimo雷达doa估计方法 |
CN103913742A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-09 | 桂林电子科技大学 | 双接收天线的汽车防撞雷达***及运行方法 |
WO2014158310A3 (en) * | 2013-01-15 | 2014-11-20 | Empire Technology Development Llc | Beamspace-frequency adaptive processing for satellite communications |
CN103245942B (zh) * | 2013-05-14 | 2015-01-28 | 西北工业大学 | 一种基于mimo阵列的无失真扇扫成像方法 |
CN104931929A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-09-23 | 华南理工大学 | 基于线阵综合声速补偿的近场波达方向估计方法及装置 |
CN105186143A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-12-23 | 南京理工大学 | 三频三功能时间调制和非时间调制可重构共孔径天线阵 |
CN105827287A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-08-03 | 电子科技大学 | 一种角域数字化无线通信***及其实现方法 |
CN104076368B (zh) * | 2014-06-25 | 2017-01-18 | 芜湖航飞科技股份有限公司 | 一种gps抗干扰天线技术 |
CN106356644A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-01-25 | 南京理工大学 | 双端口双频双圆极化微带阵列天线 |
CN106410401A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 南京理工大学 | 一种变极化平衡雷达射频前端装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105407808B (zh) * | 2013-07-24 | 2018-12-04 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于对齐血管的超声数据的空间不同的子体积的方法 |
-
2017
- 2017-03-17 CN CN201710159211.3A patent/CN108627803B/zh active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101470187A (zh) * | 2007-12-26 | 2009-07-01 | 中国科学院声学研究所 | 一种用于线列阵的高精度测向方法 |
JP2011078744A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-04-21 | Sophia School Corp | 変位計測方法及び装置、並びに、超音波診断装置 |
WO2014158310A3 (en) * | 2013-01-15 | 2014-11-20 | Empire Technology Development Llc | Beamspace-frequency adaptive processing for satellite communications |
CN103245942B (zh) * | 2013-05-14 | 2015-01-28 | 西北工业大学 | 一种基于mimo阵列的无失真扇扫成像方法 |
CN103257346A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-21 | 桂林电子科技大学 | 一种汽车防撞雷达多目标探测方法与*** |
CN103399303A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-11-20 | 西安电子科技大学 | 机载雷达抗密集转发式欺骗干扰方法与*** |
CN103744061A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-23 | 西安电子科技大学 | 基于迭代最小二乘方法的mimo雷达doa估计方法 |
CN103913742A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-09 | 桂林电子科技大学 | 双接收天线的汽车防撞雷达***及运行方法 |
CN104076368B (zh) * | 2014-06-25 | 2017-01-18 | 芜湖航飞科技股份有限公司 | 一种gps抗干扰天线技术 |
CN104931929A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-09-23 | 华南理工大学 | 基于线阵综合声速补偿的近场波达方向估计方法及装置 |
CN105186143A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-12-23 | 南京理工大学 | 三频三功能时间调制和非时间调制可重构共孔径天线阵 |
CN106410401A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 南京理工大学 | 一种变极化平衡雷达射频前端装置 |
CN105827287A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-08-03 | 电子科技大学 | 一种角域数字化无线通信***及其实现方法 |
CN106356644A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-01-25 | 南京理工大学 | 双端口双频双圆极化微带阵列天线 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
《OS-CFAR Theory for Multiple Targets and Nonuniform Clutter》;Blake S;《Aerospace and Electronic Systems》;19981231;第24卷(第6期);第785-790页 * |
《复杂探测背景下的LFMCW雷达动目标二维检测方法》;侯志 等;《西安电子科技大学学报》;20110831;第38卷(第4期);第167-172页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108627803A (zh) | 2018-10-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11747435B2 (en) | Techniques for angle resolution in radar | |
CN102520395B (zh) | 基于双基地多输入多输出雷达的杂波抑制方法 | |
CN107861117B (zh) | 一种适用于连续波周界监视雷达的多目标参数测量方法 | |
EP2584373B1 (en) | Radar device | |
CN110109117B (zh) | 基于频控阵的星载合成孔径雷达卷积调制干扰方法 | |
CN111736126B (zh) | 一种基于低成本安防雷达的信号处理方法 | |
CN103412301A (zh) | 米波雷达测角方法 | |
CN102156279A (zh) | 基于mimo的双基地雷达地面动目标检测方法 | |
US20150338514A1 (en) | Radar Device | |
WO2021258358A1 (zh) | 目标检测方法、装置、雷达以及车辆 | |
CN103760526A (zh) | 基于移时正交波形的多发多收合成孔径雷达信号处理方法 | |
CN103698766A (zh) | 一种强干扰条件下调频连续波防撞雷达目标检测方法 | |
CN104898107A (zh) | 一种多发多收合成孔径激光雷达信号处理方法 | |
CN103364784A (zh) | 一种环视合成孔径成像雷达 | |
CN108627803B (zh) | 基于波束形成的频谱配对法及配对*** | |
US8884814B2 (en) | Processing method for FMCW radar signal with dual pulse repetition frequency | |
JP2009014405A (ja) | 車載用レーダ装置 | |
CN108872947B (zh) | 一种基于子空间技术的海杂波抑制方法 | |
CN104391288A (zh) | 拟合干涉相位的虚警剔除方法 | |
JP7224292B2 (ja) | レーダ装置およびそれを備える自動車 | |
CN108169724B (zh) | 基于实信号数字波束形成的汽车防撞雷达***及方法 | |
Wu et al. | A novel range detection method for 60GHz LFMCW radar | |
CN102998659B (zh) | 基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法及*** | |
CN113917424B (zh) | 一种基于ddma与盲源分离的地基mimo雷达地杂波抑制方法 | |
JP2019200082A (ja) | 方位演算装置及び方位演算方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |