CN114545383B - 一种高抗干扰能力的x波段可调雷达感应方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有自适应处理能力的高抗干扰能力的X波段可调射频雷达感应方法及***,所述***分别包括与MCU处理模块通讯连接的雷达***模块,感光模块,MCU处理模块,串口接口和上位机等,通过串口接口设置射频感应***的感光值,灵敏度和控制结果的时延参数,通过MCU处理模块对采集的模拟中频信号给MCU进行处理依次进行直流电压积分处理和信号幅值积分处理,进而通过直流电压值滤波和信号幅值积分值滤波后计算自适应的环境噪声值,从而判断在感应范围内是否有动目标出现,并输出判断结果至上位机,通过采取自适应的处理方法和循环判断逻辑,可以提高射频雷达感应***运算效率和对动目标的判断能力,降低信号处理***的成本和提高***抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及雷达射频技术领域,尤其是涉及一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法及***。
背景技术
传统雷达信息***主要是基于FPGA、DSP等硬件平台,开发的产品的成本高和应用的算法复杂,不适用于普通的消费者的照明产品中,基于FPGA、DSP等硬件平台的产品,应用算法也比较复杂,需要MCU有很大的运算力,导致现有毫米波雷达信号处理***存在的成本高、***运算复杂,探测感应灵敏度低等缺陷。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提出一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法及***,判断在雷达感应范围内,是否有动目标活动,从而触发不同应用,例如灯的开、关动作。
具体的,本发明所述的一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法,包括以下步骤:
S1:上电初始化雷达***模块,中频信号给MCU进行处理采样值和感光模块的环境感光值采样参数,及进行MCU时钟,IO和PWM***初始化参数;
S2:将模拟中频信号传输给MCU进行处理,并依次进行直流电压积分处理和信号幅值积分处理,得到直流电压值average和信号幅值积分值的平均值;
S3:当超过检测周期T时,进行直流电压值滤波和信号幅值积分值滤波后计算自适应噪声值;
S4:判断当前是否有动目标出现,并输出判断结果至上位机。
其中,所述信号幅值积分值的平均值=N*Value_b,其中,Value_b为每次检测的信号幅值,Value_b=|Value_a-average|;N为积分次数。
所述直流电压值滤波,还包括:定义滤波系数P,对直流电压值进行递推算术平均处理
进一步的,所述信号幅值积分值滤波,还包括:定义噪声波动范围值M,M为变量,且M=Value_c>>3;定义滤波系数为N,N值取决于滤波系数R和S;对所述信号幅值积分值的平均值与前T次的信号幅值积分值的平均值进行限幅滤波,幅值为噪声波动范围值M,然后再根据所述滤波系数N进行递推平均滤波处理。
其中,所述S3,还包括:感光值=0,低电位/灯灭时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为Q个等级,每个等级对应不同的滤波系数R,当N>R时,将所述信号幅值积分值作为新噪声值,并进行递推平均滤波。
进一步的,所述S3,还包括:感光值>0,高电位/灯亮时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为T个等级,每个等级对应不同的滤波系数S,当S<N,将信号幅值积分值作为新噪声值,对噪声值进行递推平均滤波。
所述S4,还包括:
定义门限值H ,如果信号幅值积分值>噪声值+门限值H,输出高电平,表示感应范围内有动目标,否则,输出低电平,表示没有动目标。
作为另一优选的,本发明还提供了一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应***,,至少包括:
雷达***模块,采用9.85GHz 的X 波段雷达芯片, 通过固定频率的微带发射和接收天线实时检测预设范围内存在的动目标,并输出中频信号给MCU进行处理;
感光模块,用于实时检测预设范围内的环境亮度值;
MCU处理模块对所述中频信号给MCU进行处理,进行AD数模转换,数模转换采集得到数字化信号值Value_a,对所述数字化信号值Value_a进行N次积分得直流电压值average和信号幅值积分值的平均值;当超过检测周期T时,分别对所述直流电压值average和信号幅值积分值的平均值进行直流电压值滤波和信号幅值积分值滤波,并计算自适应噪声值;判断当前是否有动目标出现,并输出判断结果至上位机。
串口接口,用于设置雷达***模块的感光值,灵敏度和延时参数。
其中,所述直流电压值滤波,还包括:定义滤波系数P,对直流电压值进行递推算术平均处理;
所述信号幅值积分值滤波,还包括:定义噪声波动范围值M,M为变量,且M=Value_c>>3;定义滤波系数为N,N值取决于滤波系数R和S;对所述信号幅值积分值的平均值与前T次的信号幅值积分值的平均值进行限幅滤波,幅值为噪声波动范围值M,然后再根据所述滤波系数N进行递推平均滤波处理。
所述计算自适应噪声值,还包括:
低电位/灯灭时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为Q个等级,每个等级对应不同的滤波系数R,当N>R时,将所述信号幅值积分值作为新噪声值,并进行递推平均滤波;
高电位/灯亮时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为T个等级,每个等级对应不同的滤波系数S,当S<N,将信号幅值积分值作为新噪声值,对噪声值进行递推平均滤波;
定义门限值H ,如果信号幅值积分值>噪声值+门限值H,输出高电平,表示感应范围内有动目标,否则,输出低电平,表示没有动目标。
综上所述,本发明提供一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法及***,所述***包括分别与MCU处理模块通讯连接的雷达***模块 ,感光模块,MCU处理模块,串口接口和上位机,通过串口接口设置雷达***模块的感光值,灵敏度和延时参数,通过MCU处理模块对采集的数字化信号依次进行直流电压积分处理和信号幅值积分处理,进而通过直流电压值滤波和信号幅值积分值滤波后计算自适应噪声值,从而判断当前是否有动目标出现,并输出判断结果至上位机,提高***运算效率和能力,降低信号处理成本和提高***抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明所述的一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法流程图
图2为本发明所述的一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应***示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明所述的一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法,包括以下步骤:
S1:上电初始化雷达***模块,中频信号给MCU进行处理采样值和感光模块的环境感光值采样参数,及进行MCU时钟,IO和PWM***初始化参数;
S2:将模拟中频信号传输给MCU进行处理,并依次进行直流电压积分处理和信号幅值积分处理,得到直流电压值average和信号幅值积分值的平均值;
S3:当超过检测周期T时,进行直流电压值滤波和信号幅值积分值滤波后计算自适应噪声值;
检测周期T是指每次判断是否有动目标存在的判断时间间隔,例如:检测周期T为300ms,表示每300ms判断一次是否有动目标存在,判断周期根据***的供电电源情况、应用的产品外壳和使用环境等因素有关,务必根据实际场景调试后再确定。
S4:判断当前是否有动目标出现,并输出判断结果至上位机。
其中,所述信号幅值积分值的平均值=N*Value_b,其中,Value_b为每次检测的信号幅值,Value_b=|Value_a-average|;N为积分次数。
所述直流电压值滤波,还包括:定义滤波系数P,对直流电压值进行递推算术平均处理
进一步的,所述信号幅值积分值滤波,还包括:定义噪声波动范围值M,M为变量,且M=Value_c>>3;定义滤波系数为N,N值取决于滤波系数R和S;对所述信号幅值积分值的平均值与前T次的信号幅值积分值的平均值进行限幅滤波,幅值为噪声波动范围值M,然后再根据所述滤波系数N进行递推平均滤波处理。
其中,所述S3,还包括:感光值=0,低电位/灯灭时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为Q个等级,每个等级对应不同的滤波系数R,当N>R时,将所述信号幅值积分值作为新噪声值,并进行递推平均滤波。
进一步的,所述S3,还包括:感光值>0,高电位/灯亮时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为T个等级,每个等级对应不同的滤波系数S,当S<N,将信号幅值积分值作为新噪声值,对噪声值进行递推平均滤波。
所述S4,还包括:
定义门限值H ,如果信号幅值积分值>噪声值+门限值H,输出高电平,表示感应范围内有动目标,否则,输出低电平,表示没有动目标。
作为另一优选的,本发明还提供了一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应***,主要包括以下几个功能:移动感应功能;亮度值感应功能;高低电平输出驱动功能;串口通讯功能;上位机操作控制。
移动感应功能主要通过雷达***模块实现实时监测动目标存在的情况,并记录下监测数据用于后台数据分析。
亮度值感应功能,主要通过感光模块,根据设置雷达***模块的感光值,进行判断当前灯的状态,灯灭或灯亮。
高低电平输出驱动功能,有动目标输出高电平,否则,没有动目标输出低电平.
串口通讯功能可以根据实际场景和需求设定雷达***模块的感光、灵敏度和延时等参数,可以满足多种用户场景,提高用户体验感。
上位机操作控制传来的门限值,感光阈值、延时值等参数值进行解码,然后传递给中央处理模块,完成数据处理后中央处理模块输出的状态信息值返回给上位机。
优选的,本发明所述***,具体包括以下模块:
雷达***模块,采用9.85GHz 的X 波段雷达芯片, 通过固定频率的微带发射和接收天线实时检测预设范围内存在的动目标,并输出中频信号给MCU进行处理;
感光模块,用于实时检测预设范围内的环境亮度值;
MCU处理模块对所述的中频信号传输给MCU进行处理,进行AD数模转换,数模转换后采集得到数字化信号值Value_a,对所述数字化信号值Value_a进行N次积分得直流电压值average和信号幅值积分值的平均值;当超过检测周期T时,分别对所述直流电压值average和信号幅值积分值的平均值进行直流电压值滤波和信号幅值积分值滤波,并计算自适应噪声值;判断当前是否有动目标出现,并输出判断结果至上位机。
串口接口,用于设置雷达***模块的预设感光值G,灵敏度和延时参数。
其中,所述直流电压值滤波,还包括:定义滤波系数P,对直流电压值进行递推算术平均处理;
所述信号幅值积分值滤波,还包括:定义噪声波动范围值M,M为变量,且M=Value_c>>3;定义滤波系数为N,N值取决于滤波系数R和S;对所述信号幅值积分值的平均值与前T次的信号幅值积分值的平均值进行限幅滤波,幅值为噪声波动范围值M,然后再根据所述滤波系数N进行递推平均滤波处理。
所述计算自适应噪声值,还包括:
当前低电位/灯灭时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为Q个等级,每个等级对应不同的滤波系数R,当N>R时,将所述信号幅值积分值作为新噪声值,并进行递推平均滤波;
高电位/灯亮时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为T个等级,每个等级对应不同的滤波系数S,当S<N,将信号幅值积分值作为新噪声值,对噪声值进行递推平均滤波;
定义门限值H ,如果信号幅值积分值>噪声值+门限值H,输出高电平,表示感应范围内有动目标,否则,输出低电平,表示没有动目标。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法 ,其特征在于,定义高低电位的发生,均是基于探测环境的实际感光值,低于***预设的感光值参数,所述方法包括以下步骤:
S1:上电初始化雷达***模块,中频信号给MCU进行处理采样值和感光模块的环境感光值采样参数,及进行MCU时钟,IO和PWM***初始化参数;
S2:将模拟中频信号传输给MCU进行处理,并依次进行直流电压积分处理和信号幅值积分处理,得到直流电压值average和信号幅值积分值的平均值;
S3:当超过检测周期T时,进行直流电压值滤波和信号幅值积分值滤波后计算自适应噪声值;当感光值=0,低电位或灯灭时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为Q个等级,每个等级对应不同的滤波系数R,当N>R时,将所述信号幅值积分值作为新噪声值,并进行递推平均滤波;
当感光值>0,高电位或灯亮时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为T个等级,每个等级对应不同的滤波系数S,当S<N,将信号幅值积分值作为新噪声值,对噪声值进行递推平均滤波;
S4:定义门限值H ,判断当前是否有动目标出现,如果信号幅值积分值>噪声值+门限值H,输出高电平,表示感应范围内有动目标,否则,输出低电平,表示没有动目标,并输出判断结果至上位机。
2.根据权利要求1所述的一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法 ,其特征在于,所述信号幅值积分值的平均值=N*Value_b,其中,Value_b为每次检测的信号幅值,Value_b=|Value_a-average|;Value_a为数字化信号值,average为直流电压值,所述数字化信号值Value_a进行N次积分得直流电压值average;N为积分次数。
3.根据权利要求2所述的一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法 ,其特征在于,所述直流电压值滤波,还包括:定义滤波系数P,对直流电压值进行递推算术平均处理。
4.根据权利要求3所述的一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应方法 ,其特征在于,所述信号幅值积分值滤波,还包括:定义噪声波动范围值M,M为变量,且M=Value_c>>3;定义滤波系数为N,N值取决于滤波系数R和S;对所述信号幅值积分值的平均值与前T次的信号幅值积分值的平均值进行限幅滤波,幅值为噪声波动范围值M,然后再根据所述滤波系数N进行递推平均滤波处理。
5.一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应***,其特征在于,至少包括:
雷达***模块,采用9.85GHz 的X 波段雷达芯片, 通过固定频率的微带发射和接收天线,实时检测预设范围内存在的动目标,并输出中频信号给MCU进行处理;
感光模块,用于实时检测预设范围内的环境亮度值;
MCU处理模块,对所述收到的中频信号,MCU进行处理,AD数模转换后得到数字化信号值Value_a,对所述数字化信号值Value_a进行N次积分得直流电压值average和信号幅值积分值的平均值;当超过检测周期T时,分别对所述直流电压值average和信号幅值积分值的平均值进行直流电压值滤波和信号幅值积分值滤波,并计算自适应噪声值,当低电位或灯灭时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为Q个等级,每个等级对应不同的滤波系数R,当N>R时,将所述信号幅值积分值作为新噪声值,并进行递推平均滤波;当高电位或灯亮时,根据噪声值与信号幅值积分值的差值大小,把噪声系数分为T个等级,每个等级对应不同的滤波系数S,当S<N,将信号幅值积分值作为新噪声值,对噪声值进行递推平均滤波;
定义门限值H ,判断当前是否有动目标出现,如果信号幅值积分值>噪声值+门限值H,输出高电平,表示感应范围内有动目标,否则,输出低电平,表示没有动目标,并输出判断结果至上位机;
串口接口,用于设置雷达***模块的预设感光值G,灵敏度和延时参数。
6.根据权利要求5所述的一种高抗干扰能力的X波段可调雷达感应*** ,其特征在于:
所述直流电压值滤波,还包括:定义滤波系数P,对直流电压值进行递推算术平均处理;
所述信号幅值积分值滤波,还包括:定义噪声波动范围值M,M为变量,且M=Value_c>>3;定义滤波系数为N,N值取决于滤波系数R和S;对所述信号幅值积分值的平均值与前T次的信号幅值积分值的平均值进行限幅滤波,幅值为噪声波动范围值M,然后再根据所述滤波系数N进行递推平均滤波处理。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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