一種近程測距雷達系統(tǒng)和基于該系統(tǒng)的目標測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種近程測距雷達系統(tǒng)和基于該系統(tǒng)的目標 測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近程測距雷達系統(tǒng)不僅要求高的測距精度，還要求高精度的測量目標角度，而且 是針對多個目標。目前一般采用大帶寬體制的雷達來實現(xiàn)高精度測距，但是大帶寬體制的 雷達無法實現(xiàn)高精度的測量目標角度，而且系統(tǒng)復雜、成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種能同時高精度的測量目標距離和角度的近程測距雷達 系統(tǒng)和基于該系統(tǒng)的目標測量方法，并且所述雷達系統(tǒng)簡單、成本低。
[0004] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種近程測距雷達系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0005] 信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生發(fā)射信號；
[0006] 發(fā)射天線，用于發(fā)射所述發(fā)射信號；
[0007] 第一接收天線和第二接收天線，用于接收接收信號；
[0008] 第一接收機和第二接收機，分別用于解調(diào)接收信號，并各產(chǎn)生一路I、Q信號到信號 處理機；
[0009] 信號處理機，用于對所述I、Q信號進行處理產(chǎn)生目標參數(shù)送到后臺計算機，同時對 信號發(fā)生器進行時序控制；
[0010] 后臺計算機，用于對所述目標參數(shù)進行處理得到目標測量結(jié)果。
[0011]優(yōu)選的，所述第一接收天線、第二接收天線和所述發(fā)射天線分開設(shè)置。
[0012] 相應的，本發(fā)明還提供了一種基于上述近程測距雷達系統(tǒng)的目標測量方法，所述 目標測量方法包括以下步驟：
[0013] S11、信號發(fā)生器產(chǎn)生多頻連續(xù)波發(fā)射信號，所述多頻連續(xù)波發(fā)射信號包括持續(xù)第 一預設(shè)周期的跳頻波段，所述跳頻波段由多個頻率不同的連續(xù)波組成，所述跳頻波段中每 個頻率的連續(xù)波均持續(xù)第一預設(shè)時間;所述多頻連續(xù)波發(fā)射信號通過發(fā)射天線發(fā)射出去；
[0014] S12、第一接收機和第二接收機對接收信號進行處理并各自產(chǎn)生一路I、Q信號到信 號處理機，信號處理機采樣各個頻率的I、Q信號，依次通過FFT處理、門限檢測、目標配對、速 度解算、距離解算、角度解算、反射強度計算形成目標參數(shù)送到后臺處理計算機；
[0015] S13、后臺計算機對各目標參數(shù)進行虛假目標剔除、目標起始、目標跟蹤、目標終 結(jié)、目標分類、目標統(tǒng)計，得出每一個目標的距離、速度和角度。
[0016] 具體的，所述跳頻波段由4個頻率不同的連續(xù)波組成。
[0017] 具體的，所述第一預設(shè)時間為5.5US，所述第一預設(shè)周期為2048個周期。
[0018] 由上述技術(shù)方案可知，接收天線采用雙通道接收，這樣兩個接收天線形成兩路I、Q 信號，在信號處理時能夠產(chǎn)生更多的不模糊距離數(shù)據(jù)用于計算目標距離，精度更高，目標角 度可以采用雙天線相位差測角法，能精確測量目標角度。該近程測距雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成 本低廉。
[0019] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0020] 1)采用兩個接收天線形成兩路I、Q信號能精確測量目標距離和角度。
[0021] 2)采用多個頻點跳頻采樣能產(chǎn)生更多的不模糊距離數(shù)據(jù)用于解算目標距離，目標 距離的測量精度更高。
[0022] 3)采用多個頻點跳頻采樣并重復一定的周期，速度一致性好，能高精度的測量目 標速度。
[0023] 4)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明近程測距雷達系統(tǒng)的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖2是本發(fā)明目標測量方法的一個實施例中多頻連續(xù)波發(fā)射信號的頻率變換時序 示意圖。
[0026] 圖3為本發(fā)明目標測量方法的一個實施例中，由4個頻點構(gòu)成的跳頻波段的時序示 意圖。
[0027]圖4為本發(fā)明目標測量方法的一個實施例的角度測量原理圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]請參照圖1，本發(fā)明實施例提供的近程測距雷達系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0030]信號發(fā)生器40，用于產(chǎn)生發(fā)射信號；
[0031]發(fā)射天線10，用于發(fā)射所述發(fā)射信號；
[0032]第一接收天線20和第二接收天線30,用于接收接收信號；
[0033]第一接收機50和第二接收機60,分別用于解調(diào)接收信號，并各產(chǎn)生一路I、Q信號到 信號處理機70;
[0034]信號處理機70,用于對所述I、Q信號進行處理產(chǎn)生目標參數(shù)送到后臺計算機80,同 時對信號發(fā)生器40進行時序控制；
[0035]后臺計算機80，用于對所述目標參數(shù)進行處理得到目標測量結(jié)果。
[0036]由于雷達設(shè)備安裝固定，為獲取高精度目標方位和距離信息，接收天線采用雙通 道接收，這樣兩個接收天線可以形成兩路I、Q信號(如圖1所示11、91、12、〇2)，在信號處理時 能夠產(chǎn)生更多的不模糊距離數(shù)據(jù)用于計算目標距離，精度更高，目標角度可以采用雙天線 相位差測角法，能精確測量目標角度。該近程測距雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。其中I表示 同相分量，Q表不正交分量。
[0037]優(yōu)選的，在本發(fā)明近程測距雷達系統(tǒng)的某些優(yōu)選實施例中，所述第一接收天線、第 二接收天線和所述發(fā)射天線分開設(shè)置。發(fā)射天線和接收天線分開設(shè)置，即采用雙天線的形 式，可以增大系統(tǒng)收、發(fā)通道的隔離度，避免干擾。
[0038]所述發(fā)射天線、第一接收天線、第二接收天線為所述雷達系統(tǒng)的天線部分，所述第 一接收機、第二接收機和信號發(fā)生器為所述雷達系統(tǒng)的射頻部分，在實際應用中，所述射頻 部分可以放置于所述天線部分的背部，所述射頻部分和天線部分也可以集成在一塊電路板 上。這樣設(shè)置可以節(jié)省更多的空間，便于小型化。
[0039] 相應的，本發(fā)明還提供了一種基于上述近程測距雷達系統(tǒng)的目標測量方法，所述 目標測量方法包括以下步驟：
[0040] 步驟A1:信號發(fā)生器產(chǎn)生多頻連續(xù)波發(fā)射信號，所述多頻連續(xù)波發(fā)射信號包括持 續(xù)第一預設(shè)周期的跳頻波段，所述跳頻波段由多個頻率不同的連續(xù)波組成，所述跳頻波段 中每個頻率的連續(xù)波均持續(xù)第一預設(shè)時間;所述多頻連續(xù)波發(fā)射信號通過發(fā)射天線發(fā)射出 去；
[0041] 所述信號發(fā)生器周期性的產(chǎn)生多頻連續(xù)波發(fā)射信號，所述多頻連續(xù)波發(fā)射信號采 用多頻點交替發(fā)射的方式，用于高精度解算距離和速度。多個頻點依次發(fā)射，并均持續(xù)第一 預設(shè)時間，且此多個頻點在第一預設(shè)周期內(nèi)循環(huán)往復持續(xù)發(fā)射。采用多個頻點跳頻采樣能 產(chǎn)生更多的不模糊距離數(shù)據(jù)用于解算目標距離，目標距離的測量精度更高。并且速度一致 性好，能高精度的測量目標速度。
[0042] 步驟A2:第一接收機和第二接收機對接收信號分別進行處理并各自產(chǎn)生一路I、Q 信號到信號處理機，信號處理機采樣各個頻率的I、Q信號，依次通過FFT處理、門限檢測、目 標配對、速度解算、距離解算、角度解算、反射強度計算形成目標參數(shù)送到后臺處理計算機； [0043]信號處理機采樣完畢后，對不同頻點數(shù)據(jù)做FFT處理，在預知噪聲電平的基礎(chǔ)上， 設(shè)置門限，去除小信噪比的目標。然后根據(jù)不同頻點的數(shù)據(jù)，對各個目標進行解速度模糊。 由于頻點參數(shù)的設(shè)計，同一目標在不同頻點的峰值應在同一序號，并且根據(jù)不同頻點對應 關(guān)系，不模糊速度可以確定地解析出來。根據(jù)同一目標在不同頻點的對應關(guān)系，進行目標配 對，進一步解算目標距離。在實際應用中，根據(jù)各個頻點選取關(guān)系，可以逐漸將目標距離精 確聚焦到〇.25m以內(nèi)。
[0044]步驟A3:后臺計算機對各目標參數(shù)進行虛假目標剔除、目標起始、目標跟蹤、目標 終結(jié)、目標分類、目標統(tǒng)計，得出每一個目標的距離、速度和角度。
[0045]步驟A2和步驟A3所表述的對接收信號的處理過程屬于常規(guī)的信號處理技術(shù)，此部 分內(nèi)容可以參見現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0046] 具體的，在本發(fā)明目標測量方法的某些優(yōu)選實施例中，所述跳頻波段由4個頻率不 同的連續(xù)波組成。所述第一預設(shè)時間為5.5us，所述第一預設(shè)周期為2048個周期。請參照圖 2,跳頻波段由4個頻點（即頻點f0，fl，f2和f3)跳頻組成，如圖3所示，每個頻點的發(fā)射時間 均為5.5us，4個一組22us，共2048組，約45ms。4個頻點跳頻，對同一目標產(chǎn)生不同相位信息， 用于高精度地解算距離。4個頻點跳頻采樣并重復2048個周期，用于高精度的測量目標速 度。
[0047] 下面結(jié)合本發(fā)明目標測量方法的優(yōu)選實施例詳細說明目標距離、角度和速度的測 量原理。在該實施例