CN109782233B - 一种基于傅里叶变换的雷达工作方法和*** - Google Patents

一种基于傅里叶变换的雷达工作方法和*** Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种基于傅里叶变换的雷达工作方法和***，其中，该方法的步骤包括：以50％占空比的方波模式向目标发射电磁波，以与发射单元同频同相位的方波模式接收目标反射的电磁波；在方波的扫频范围内由低到高进行扫频，获得不同方波频率下的雷达探测信号均值；将包含扫描频率和信号均值的频域数据进行傅里叶变换，获得时域信息。本申请所述技术方案探测能力强、发射功率小、信噪比低，且能够对多个进行探测。

Description

一种基于傅里叶变换的雷达工作方法和***
技术领域
本申请涉及目标探测领域，特别涉及一种基于傅里叶变换的雷达工作方法和***。
背景技术
雷达是一种通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，以此来获得目标信息的技术。通过电磁波的发射和接收时间差、频率差和回波信号强度等信息，可以计算目标的距离、速度、反射面积等。雷达已经被广泛应用于军事、国防、交通、气象等众多领域。
雷达的种类很多，例如脉冲雷达、脉冲多普勒雷达、连续波雷达、调频连续波雷达、脉冲压缩雷达等。其中应用广泛且能够同时测量目标距离和速度的是脉冲多普勒雷达和调频连续波雷达。脉冲多普勒雷达的测量精度取决于脉冲宽度，脉冲越窄精度越高，但窄脉冲条件下需要雷达的发射功率很高；调频连续波雷达具有功率小的特点，但却难以对多目标进行探测。
发明内容
为解决上述问题之一，本申请提供了一种基于傅里叶变换的雷达工作方法和***。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种基于傅里叶变换的雷达工作方法，该方法的步骤包括：
以50％占空比的方波模式向目标发射电磁波，以与发射单元同频同相位的方波模式接收目标反射的电磁波；
在方波的扫频范围内由低到高进行扫频，获得不同方波频率下的雷达探测信号均值；
将包含扫描频率和信号均值的频域数据进行傅里叶变换，获得时域信息。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种基于傅里叶变换的雷达工作***，该***包括：
发射单元，以50％占空比的方波模式向目标发射电磁波；
接收单元，以与发射单元同频同相位的方波模式接收目标反射的电磁波；
所述发射单元和接收单元在方波的扫频范围内由低到高进行扫频，获得不同方波频率下的雷达探测信号均值；
信号处理设备，将包含扫描频率和信号均值的频域数据进行傅里叶变换，获得时域信息，并根据所述时域信息计算目标信息。
本申请所述技术方案优点在于：
1)具有更强的探测能力。本方案的信号发射和接收占空比均为50％，因此，总的占空比为25％，远远高于脉冲多普勒雷达(信号发射和接收占空比往往不到1％)。因此该方法使得雷达的信号利用率大大提升，探测能力增强。
2)具有更小的发射功率。本方案能够使信号利用率提升，从而可使雷达的发射功率降低，同时也使雷达信号难以截获。
3)具有更高的信噪比。本方案能够使信号利用率提升，进而可以提高雷达的信噪比，使雷达具有更好的抗干扰能力。
4)具有多目标探测能力。调频连续波雷达虽然功率小，但却难以应付多目标的任务，本方案基于傅里叶变换的雷达工作方法对于多目标探测同样具有良好的效果，可以轻松分辨不同距离和速度的目标。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出本方案所述基于傅里叶变换的雷达工作***的示意图；
图2示出本方案所述基于傅里叶变换的雷达工作方法的示意图。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本方案的核心思路是将信号发射和接收占空比均为50％，使得总的占空比为25％，再基于傅里叶变换对目标进行分析计算，由此优化雷达的性能。
如图1所示，本方案公开了一种基于傅里叶变换的雷达工作***，该***包括：发射单元、接收单元和信号处理设备；发射单元以50％占空比的方波模式向目标发射电磁波；接收单元以与发射单元同频同相位的方波模式接收目标反射的电磁波；所述发射单元和接收单元在方波的扫频范围内由低到高进行扫频，获得不同方波频率下的雷达探测信号均值；信号处理设备，将包含扫描频率和信号均值的频域数据进行傅里叶变换，获得时域信息，并根据所述时域信息计算目标信息。
本方案中，所述发射单元包括：所述发射单元以间断方式发射方波；为了配合发射单元，接收单元也以间断方式接收方波，以实现发射和接收的同步和精准度。优选地，本方案中所述发射单元包括：发射机和与发射机连接的发射天线；所述接收单元包括：接收机和与接收机连接的接收天线。
本方案中，为了方便使用者对数据的查询和阅读，该***设有用于显示处理结果的显示设备。该显示设备与信号处理设备电连接。
如图2所示，本方案进一步提供了一种基于傅里叶变换的雷达工作方法，该方法的步骤包括：
以50％占空比的方波模式向目标发射电磁波，以与发射单元同频同相位的方波模式接收目标反射的电磁波；
在方波的扫频范围内由低到高进行扫频，获得不同方波频率下的雷达探测信号均值；
待扫描过程完成，获得一组方波频率和信号均值对应的数据，此组数据即为频域信号；将此频域信号进行傅里叶变换即可得到雷达的时域信号，根据时域信号可以判断目标信息；目标的速度信息需要通过发射和接收的电磁波信号的频率差依据多普勒定律计算得出。
下面通过实例对本方案作进一步说明。
本实施例提供了一种基于傅里叶变换的雷达工作***和方法，如图1所示。该***包括：发射机、发射天线、接收机、接收天线、信号处理设备和显示设备。在雷达工作时，发射机以50％占空比的方波模式通过发射天线向目标发射电磁波，同时接收机经过接收天线以同频同相位的方波模式接收电磁波。方波的频率从低到高扫描，在每个扫描频率下，发射和接收过程持续一段时间，记录该段时间里接收电磁波信号的强度均值。待扫描过程完成，获得一组方波频率和信号均值对应的数据，此组数据即为频域信号；将此频域信号进行傅里叶变换即可得到雷达的时域信号，根据时域信号可以判断目标信息；目标的速度信息需要通过发射和接收的电磁波信号的频率差依据多普勒定律计算得出。
本实施例中，设置方波的扫频范围为F0～Fn，扫描间隔为ΔF，每个扫描频率下的持续时间为T。则开始扫描时，发射机和接收机以F0的频率发送和接收电磁波，即发射机和接收机同步打开
Figure GDA0002010306180000051
时间，同步关闭
Figure GDA0002010306180000052
时间，依次循环。持续时间T后，记录时间T内接收信号的强度均值S0；之后进行下一个扫描频率F0+ΔF，过程和上一次相同，直至频率为Fn，扫频结束。
经过上述扫频过程后，我们得到扫描频率F和信号均值S相对应的一系列数据，该列数据称为频域数据。将此数据进行傅里叶变换后，我们得到电磁波的飞行时间和信号强度对应的一系列数据，我们称此为时域数据。根据时域信息，可以计算出目标的距离和反射面积等信息。
在上述扫频过程中，设发射机发射的电磁波频率为f0，接收机接收的电磁波频率为f0+fd，则我们可以根据频率差fd依据多普勒定律，计算目标的速度信息。
综上所述，本方案所述雷达工作***和方法探测能力强、发射功率小、信噪比低，且能够对多个进行探测。
本申请是根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种基于傅里叶变换的雷达工作方法，其特征在于，该方法的步骤包括：
以50％占空比的方波模式向目标发射电磁波，以与发射单元同频同相位的方波模式接收目标反射的电磁波；
在方波的扫频范围内由低到高进行扫频，其中，方波的扫频范围为F0～Fn，扫描间隔为ΔF，每个扫描频率下的持续时间为T，
发射和接收同步打开
Figure FDA0003067820810000011
时间，同步关闭
Figure FDA0003067820810000012
时间，依次循环；
持续时间T，记录时间T内接收信号的强度均值S0；
进行下一个扫描频率F0+ΔF，过程和上一次相同，直至频率为Fn，扫频结束，获得不同方波频率下的雷达探测信号均值；
将包含扫描频率和信号均值的频域数据进行傅里叶变换，获得时域信息；
根据所述时域信息计算目标的距离和反射面积；
若发射电磁波的频率f0和接收电磁波的频率f0+fd，则根据频率差fd和多普勒定律，计算目标的速度信息。
2.一种基于傅里叶变换的雷达工作***，其特征在于，该***包括：
发射单元，以50％占空比的方波模式向目标发射电磁波，方波的扫频范围为F0～Fn，扫描间隔为ΔF；每个扫描频率下的持续时间为T；
接收单元，以与发射单元同频同相位的方波模式接收目标反射的电磁波；
其中，所述发射单元以间断方式发射方波；和/或，所述接收单元以间断方式接收方波；
发射机和与发射机连接的发射天线；和/或，所述接收单元包括：接收机和与接收机连接的接收天线
所述发射单元和接收单元在方波的扫频范围内由低到高进行扫频，获得不同方波频率下的雷达探测信号均值；
信号处理设备，将包含扫描频率和信号均值的频域数据进行傅里叶变换，获得时域信息，并根据所述时域信息计算目标信息。
3.根据权利要求2所述的雷达工作***，其特征在于，该***还包括：用于显示处理结果的显示设备。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112924964A (zh) * 2021-03-17 2021-06-08 中南大学 用于步进频率雷达信号的数据融合方法、装置及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010142267A1 (de) * 2009-06-09 2010-12-16 Metek Meteorologische Messtechnik Gmbh Verfahren und vorrichtung zur messung einer entfernungsänderung
CN104535983A (zh) * 2014-12-24 2015-04-22 电子科技大学 一种基于led光源的3d成像光雷达***
CN106324589A (zh) * 2016-07-27 2017-01-11 四川九洲电器集团有限责任公司 一种移动目标的参数测量方法及电子设备
CN206892327U (zh) * 2017-07-12 2018-01-16 天睿地球物理技术（武汉）股份有限公司 基于空气耦合天线的探地雷达***

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7768445B2 (en) * 2004-08-02 2010-08-03 Mitsubishi Electric Corporation Frequency-modulated radar system with variable pulse interval capability
CN201535819U (zh) * 2009-06-01 2010-07-28 武汉大学 线性调频中断连续波雷达接收机
CN101566684B (zh) * 2009-06-08 2012-03-07 武汉大学 雷达数字信号处理方法及装置
US8259003B2 (en) * 2010-05-14 2012-09-04 Massachusetts Institute Of Technology High duty cycle radar with near/far pulse compression interference mitigation
US8872694B2 (en) * 2010-12-30 2014-10-28 Rosemount Tank Radar Ab Radar level gauging using frequency modulated pulsed wave
CN105068055B (zh) * 2015-07-28 2017-11-10 武汉大学 双频全数字线性调频体制雷达的控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010142267A1 (de) * 2009-06-09 2010-12-16 Metek Meteorologische Messtechnik Gmbh Verfahren und vorrichtung zur messung einer entfernungsänderung
CN104535983A (zh) * 2014-12-24 2015-04-22 电子科技大学 一种基于led光源的3d成像光雷达***
CN106324589A (zh) * 2016-07-27 2017-01-11 四川九洲电器集团有限责任公司 一种移动目标的参数测量方法及电子设备
CN206892327U (zh) * 2017-07-12 2018-01-16 天睿地球物理技术（武汉）股份有限公司 基于空气耦合天线的探地雷达***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"A design approach to building a pseudo-coherent high duty-cycle Ka-band radar";V.D. Yeryomka 等;《2013 International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves》;20131008;全文 *

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