CN117784077B - 一种基于频率积累的弱小目标检测方法、终端及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于频率积累的弱小目标检测方法、终端及介质，方法包括：毫米波雷达通过多普勒多址方式实现线性调频连续波(LFMCW)的发射，每个发射天线同时发射信号，每个发射天线设定频率偏移；毫米波雷达的回波采样数据经过距离快速傅里叶变换FFT和速度快速傅里叶变换FFT之后获得二维FFT处理结果数据为data_FFT2D；对二维FFT处理结果data_FFT2D进行非相参积累；将非相参积累的结果按照多普勒维分为份。本申请利用多普勒多址的MIMO发射机制，在非相参积累的基础上，进行频率二次积累，从而提高目标SNR，更有利于对弱小目标的检测，降低漏警率，并为后续测角以及目标聚类跟踪奠定基础。
Description
技术领域
本申请涉及车载毫米波雷达信号处理技术领域，特别涉及一种基于频率积累的弱小目标检测方法、终端及介质。
背景技术
相较于传统的红外、激光、超声等传感器，毫米波雷达具有受环境影响小，测距、测速和测角方面分辨率高等特点，在目标检测方向具备独特的使用价值和广泛的应用前景。
目前毫米波雷达检测已经广泛的运用到无人驾驶、交通道路安全、智能家居、安防检测、军事侦察等领域，其目标信息获取本质是通过对比雷达回波与发射波之间的差别，以提取多普勒、时频等信息。
毫米波雷达发射机制常采用多输入多输出(MIMO)形式，而传统的时分多址-多输入多输出(TDMA-MIMO)发射形式，没有充分利用发射资源，导致目标信噪比(SNR)低，从而影响检测结果，尤其是对弱小目标(例如人、自行车等)的检测。
发明内容
本申请提供了一种基于频率积累的弱小目标检测方法、终端及介质，利用多普勒多址的MIMO发射机制，在非相参积累的基础上，进行频率二次积累，从而提高目标SNR，更有利于对弱小目标的检测，降低漏警率，并为后续测角以及目标聚类跟踪奠定基础。
本申请的技术方案如下：
一方面，本申请提供一种基于频率积累的弱小目标检测方法，包括如下步骤：
毫米波雷达通过多普勒多址方式实现线性调频连续波(LFMCW)的发射，每个发射天线同时发射信号，每个发射天线设定频率偏移；
毫米波雷达的回波采样数据经过距离快速傅里叶变换FFT和速度快速傅里叶变换FFT之后获得二维FFT处理结果数据为data_FFT2D；
对二维FFT处理结果data_FFT2D进行非相参积累；
将非相参积累的结果按照多普勒维分为份。
进一步的，不同发射天线上的频率偏移是通过在线性调频信号间施加不同的相位旋转而实现的，而在线性调频信号内信号的相位是不变的；
假设总共有根发射天线，那么对于发射天线/>，在相邻线性调频施加的相移/>由下式决定：
其中，，/>表示向上取整，/>表示大于/>且最接近/>的2的整数次幂。
毫米波雷达的回波采样数据经过距离快速傅里叶变换FFT和速度快速傅里叶变换FFT之后获得二维FFT处理结果数据为data_FFT2D；
对二维FFT处理结果data_FFT2D进行非相参积累；
将非相参积累的结果按照多普勒维分为份。
进一步的，不同发射天线上的频率偏移是通过在线性调频信号间施加不同的相位旋转而实现的，而在线性调频信号内信号的相位是不变的；
进一步的，所述的二维FFT处理结果data_FFT2D，数据维度为，其中/>表示天线接收通道数，/>表示距离FFT点数，/>表示多普勒FFT点数。
进一步的，所述的对二维FFT处理结果data_FFT2D进行非相参积累为：
其中，，/>表示接收通道数，/>表示非相参积累结果，维度为/>。
进一步的，所述的将非相参积累的结果按照多普勒维分为份并进行频率积累：
其中，，即多普勒点数/>被分成/>份的长度，/>为频率积累结果，其维度为/>。
另一方面，本申请提供一种雷达信号处理终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时，执行如上方案中所述的基于频率积累的弱小目标检测方法。
另一方面，本申请提供一种介质，所述介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机调用时，执行如上方案中所述的基于频率积累的弱小目标检测方法。
综上所述，本申请的有益效果是：利用多普勒多址的MIMO发射机制，在非相参积累的基础上，进行频率二次积累，从而提高目标SNR，更有利于对弱小目标的检测，降低漏警率，并为后续测角以及目标聚类跟踪奠定基础。
附图说明
图1是本申请中多普勒多址原理示意图；
图2是本申请一具体实施方式中二维FFT结果示意图；
图3是本申请一具体实施方式中二维FFT结果数据经过非相参积累后的结果示意图；
图4是本申请一具体实施方式中二维FFT结果数据经过频率积累后的结果示意图；
图5为本申请一具体实施方式中二维FFT结果数据经过非相参积累后距离维剖面示意图；
图6为本申请一具体实施方式中二维FFT结果数据经过频率积累后距离维剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。
实施例一：一种基于频率积累的弱小目标检测方法，包括如下步骤：
毫米波雷达通过多普勒多址方式实现线性调频连续波(LFMCW)的发射，有效利用发射资源，通过非相参积累，以及频率积累，提升目标SNR，大大提高对弱小目标的检测能力，降低漏警率，并为后续测角以及目标聚类跟踪奠定基础。
时分多址(TDMA)发射条件下，每个发射天线都是单独发射的，而多普勒多址发射条件下，发射天线可以同时发射信号，有效利用发射增益。每一根天线都偏移一个特定的频率，每个发射天线设定频率偏移；通过这个人为设定的频移，使不同发射天线的信号可以在距离-多普勒中分离出来。不同发射天线上的频率偏移是通过在线性调频信号间施加不同的相位旋转而实现的，而在线性调频信号内信号的相位是不变的。
如图1所示，假设总共有根发射天线，那么对于发射天线/>，在相邻线性调频施加的相移/>由下式决定：
其中，，/>表示向上取整，/>表示大于/>且最接近/>的2的整数次幂。
毫米波雷达的回波采样数据经过距离快速傅里叶变换FFT和速度快速傅里叶变换FFT之后获得二维FFT处理结果数据为data_FFT2D；所述的二维FFT处理结果data_FFT2D，数据维度为，其中/>表示天线接收通道数，/>表示距离FFT点数，/>表示多普勒FFT点数。假设将多普勒维分成了/>份，则一份多普勒对应的FFT点数为/>，注意这里/>是可以整除/>的。
基于二维FFT处理结果，对算法进行说明，具体步骤如下：
对二维FFT处理结果data_FFT2D进行非相参积累为：
其中，，/>表示接收通道数，/>表示非相参积累结果，维度为/>。
将非相参积累的结果按照多普勒维分为份并进行频率积累：
其中，，即多普勒点数/>被分成/>份的长度，/>为频率积累结果，其维度为/>。
通过频率积累之后，可以在非相参积累的基础上再次提升目标SNR，有利于对弱小目标的检测。
本申请实施例提出的一种基于频率积累的弱小目标检测方法，采用多普勒多址发射方式，充分利用发射增益，通过频率的二次积累，再次提升目标SNR，增大目标探测距离，提升传统雷达对弱小目标(例如人等)的检测较弱的能力等。
对一个具体实施方式中，验证如下：该实施方式中，发射天线为6，接收天线为8，雷达回波二维FFT结果为，维度为8×512×128，即接收通道为8个，距离维FFT个数为512，多普勒维FFT个数为128，多普勒多址份。
二维FFT之后结果见图2。
非相参积累结果见图3。
频率积累结果见图4。
非相参积累与频率积累距离维剖面结果对比见图5和6。可以看出非相参积累结果3个目标淹没在噪声中，无法检测；频率积累后，噪声被平滑，弱小的3个目标可被检测出来。
实施例二：一种雷达信号处理终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时，执行如实施例一中所述的基于频率积累的弱小目标检测方法。
实施例三：一种介质，所述介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机调用时，执行如实施例一中所述的基于频率积累的弱小目标检测方法。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于频率积累的弱小目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
毫米波雷达通过多普勒多址方式实现线性调频连续波的发射，每个发射天线同时发射信号，每个发射天线设定频率偏移；不同发射天线上的频率偏移是通过在线性调频信号间施加不同的相位旋转而实现的，而在线性调频信号内信号的相位是不变的；
假设总共有根发射天线，那么对于发射天线/>，在相邻线性调频施加的相移/>由下式决定：
；
其中，，/>表示向上取整，/>表示大于/>且最接近/>的2的整数次幂；
毫米波雷达的回波采样数据经过距离快速傅里叶变换FFT和速度快速傅里叶变换FFT之后获得二维FFT处理结果数据为data_FFT2D；
对二维FFT处理结果data_FFT2D进行非相参积累；
将非相参积累的结果按照多普勒维分为份；
所述的将非相参积累的结果按照多普勒维分为份并进行频率积累：
；
其中，，即多普勒点数/>被分成/>份的长度，/>为频率积累结果，其维度为/>。
2.根据权利要求1所述的基于频率积累的弱小目标检测方法，其特征在于，所述的二维FFT处理结果data_FFT2D，数据维度为，其中/>表示天线接收通道数，/>表示距离FFT点数，/>表示多普勒FFT点数。
3.根据权利要求2所述的基于频率积累的弱小目标检测方法，其特征在于，所述的对二维FFT处理结果data_FFT2D进行非相参积累为：
；
其中，，/>表示接收通道数，/>表示非相参积累结果，维度为。
4.一种雷达信号处理终端，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时，执行如权利要求1-3中任意一项所述的基于频率积累的弱小目标检测方法。
5.一种介质，其特征在于，所述介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机调用时，执行如权利要求1-3中任意一项所述的基于频率积累的弱小目标检测方法。
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Legal Events
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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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