基于对称三角lfmcw雷达的高精度实时微波测速测距装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了基于对称三角LFMCW雷达的高精度实时微波测速测距装置。在信号的发射阶段，该装置产生扫描周期很短的上扫频和下扫频LFMCW信号；在信号的接收阶段，该装置实时采集去斜接收的两路正交I和Q模拟回波信号，相干累加多条回波数据，然后将数据分成上扫频和下扫频两组，分别求出其功率谱的峰值频率点数值，抵消由目标速度产生的多普勒频率引起的峰值频率偏移，结合CZT获取高精度的目标距离；与此同时，对多个扫描周期获取的差拍回波数据进行抽样、形成新的数据序列，然后作频谱分析，估计峰值频率点数值，计算出目标的运动速度。该装置实现了对称三角LFMCW雷达对运动目标同时高精度测速和测距。
【专利说明】基于对称三角LFMCW雷达的高精度实时微波测速测距装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及线性调频连续波(LinearFrequency Modulation Continousffave-LFMCff)雷达领域，特别涉及基于对称三角LFMCW雷达的高精度实时微波测速测距装置。
【背景技术】[0002]LFMCW体制的雷达可以用于测量目标的速度和距离。其主要优点有辐射功率小，设备相对简单、易于实现固态化设计，具有良好的电子对抗和低截获概率性能等。传统的用于测速和测距的LFMCW雷达采用对称三角LFMCW信号作为发射信号，如图1所示。其中图中上半部分的实线表示发射信号，虚线表示回波信号。回波信号相对于发射信号存在一个与目标距离成正比的延时。雷达米用功分器输出的一路LFMCW信号作为本振，对接收放大后的回波信号进行混频，作去斜接收。去斜后的信号的频率和时间的关系如图1的下半部分所示。图中显示，上扫频阶段得到的信号频率为正，下扫频阶段得到的信号频率为负。通过对这两个频率进行处理，就可以获取目标的速度和距离。
[0003]发射信号的最低频最高频f2.射频本振f。为:
【权利要求】
1.一种基于对称三角LFMCW雷达的高精度实时微波测速测距装置，其包括模拟前端及天线装置和数据采集及处理装置，其中模拟前端及天线装置用于发射对称三角波信号和并接收目标回波信号；数据采集及处理装置用于产生对称三角波信号，并对采集到的目标回波信号进行处理，以得到目标速度和距离。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模拟前端及天线装置包括激励器，其接收数据采集及处理装置产生的对称三角波信号后将该对称三角波信号功分两路，一路信号作为发射信号发射出去，另一路信号与所接收到的目标回波信号进行混频以实现去斜接收,并产生两路正交的I/Q信号。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集及处理装置包括处理模块，其将目标回波信号分成上扫频和下扫频两组信号，并将多条目标回波信号的所述多组上扫频和下扫频信号分别进行相干累加，并分别求出累加后的上扫频和下扫频信号的频率值，并根据所述上扫频和下扫频信号的频率值计算得到所述目标距离。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集及处理装置包括处理模块，其对目标回波信号的上扫频信号进行采样获得采样点序列，然后计算该采样点序列的频率值，进行计算出目标的运动速度。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述目标距离如下计算: 穴|=孑(.人1-/ ) 其中，c表不光速，fbl和fb2分别为所述上扫频和下扫频信号的频率值。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述目标速度如下计算: 其中，A表示该装置所发射的对称三角波信号的波长，fd是所述采样点序列的频率值。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括FPGA和ARM处理器。
8.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述扫描周期为发射一组上扫频和下扫频LFMCff信号的时间，其对应的扫描频率大于目标最快速度所产生的多普勒频率的两倍。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的上扫频信号为正调频斜率的LFM信号，下扫频信号为负调频斜率的LFM信号，其周期相等。
10.一种基于对称三角LFMCW雷达的高精度实时微波测速测距方法，其包括测速和测距两部分，其中测距部分包括: 步骤1、接收目标回波信号，将其进行去斜处理； 步骤2、将去斜处理后的目标回波信号分成上扫频和下扫频两组信号； 步骤3、将多条上扫频和下扫频信号进行相干累加后，分别进行傅里叶变换得到上扫频和下扫频信号的功率谱； 步骤4、根据所得到的上扫频和下扫频信号的功率谱，利用CZT估计所述上扫频和下扫频信号的频率值； 步骤5、根据所述上扫频和下扫频信号的频率值计算所述目标的瞬时距离； 测速部分包括: 步骤6、在每一扫描周期，对上扫频信号进行采样并缓存；步骤7、经过N个扫描周期后，获得上扫频信号的N个采样点序列，对该N个采样点序列进行傅里叶变换，得到其功率谱； 步骤8、根据所得到的该N个采样点序列的功率谱，利用CZT估计该N个采样点序列的频率值； 步骤9、根据所述N 个采样点序列的频率值计算得到所述目标速度。
【文档编号】G01S13/58GK103630888SQ201310061426
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2013年2月27日
【发明者】李和平, 王岩飞, 郭俊栋, 张建龙, 李贺军, 吴海挺 申请人:中国科学院电子学研究所