雷达信号处理方法、装置、存储介质及雷达接收系统与流程

本发明涉及雷达信号处理，特别涉及一种雷达信号处理方法、装置、存储介质及雷达接收系统。

背景技术：

1、在雷达信号处理过程中，傅里叶变换是个非常重要的算法，它可以将时间域信号变换到频率域信号，方便后续的信号处理分析。毫米波雷达信号处理中，在不同维度进行傅里叶变换，并结合mimo（multiple-input multiple-output，多输入多输出）雷达天线的布阵形式，可分别解算出目标的距离、速度、方位角和俯仰角等信息。

2、民用雷达实际应用主要在毫米波领域以调频连续波方式进行目标探测，fmcw（frequency modulated continuous wave，调频连续波）雷达信号由无数帧组成，每帧由nc个chirp信号组成，每个chirp信号里有nr个有效数据点。每个chirp信号经过adc（analog-to-digital converter，模数转换）芯片采样后，得到nr个有效数据点。这nr个有效数据点作为nr点实序列送进距离维fft计算模块，为后续解算出目标的距离信息提供帮助，并为多普勒维处理产生输入信号。

3、在雷达接收系统中，通常会同时采集多通道数据。一方面是mimo雷达天线布阵，获取通道间相位差用于空间谱估计；另一方面，采集多个通道数据后做累加可提高后续信号处理的信噪比。但目前多通道数据的雷达信号处理需要消耗大量的资源，从而制约着mimo雷达的应用。因此，需要对现有技术的问题提出解决方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种雷达信号处理方法、装置、存储介质及雷达接收系统，以解决现在技术中的雷达信号处理需要消耗大量的资源，从而制约着mimo雷达的应用的问题。

2、本发明的目的采用以下技术方案实现：

3、根据本发明的一方面，提供一种雷达信号处理方法，所述方法包括：

4、接收待处理的第一复数信号，并对所述第一复数信号进行傅里叶变换处理，以得到对应的第二复数信号，其中，所述第一复数信号为时域信号，所述第一复数信号为基于两个通道采集到的两个实序列获得，所述第二复数信号为频域信号；

5、接收所述第二复数信号，并对所述第二复数信号中的有效数据点数据分别进行正位序操作和倒位序操作，并从正位序操作的有效数据点数据中和从倒位序操作的有效数据点数据中获取对应位置的一对有效数据点数据进行对应的运算处理，以恢复所述两个通道的两个实序列各自所对应的频域结果。

6、进一步地，所述第一复数信号包括实部和虚部，其中，所述实部来源于所述两个通道中的其中一个通道，所述虚部来源于所述两个通道中的另一个通道。

7、进一步地，所述方法还包括：将正位序操作的有效数据点数据和倒位序操作的有效数据点数据分别存入至第一存储单元和第二存储单元，并以并行的方式同时从所述第一存储单元和所述第二存储单元中逐个读取一对有效数据点数据进行对应的运算处理。

8、进一步地，所述第一存储单元和所述第二存储单元均为缓存单元。

9、进一步地，所述将正位序操作的有效数据点数据和倒位序操作的有效数据点数据分别存入至第一存储单元和第二存储单元的方法包括：

10、通过控制各个存储单元的写地址顺序，将所述第二复数信号中的有效数据点按照写地址正向递增的顺序依次缓存至所述第一存储单元；将所述第二复数信号中的有效数据点按照写地址逆向递减的顺序依次缓存至所述第二存储单元。

11、进一步地，所述方法还包括：

12、通过有限状态机来控制当前时钟下各个存储单元的输入缓存，共设置如下3个状态：

13、状态名：st1_idle；功能：状态1的初始状态；跳转条件：当检测到有新的有效数据点数据输入进来时，跳转到st1_wr状态；并在跳转的过程中同时将第一写地址（写地址1）和第二写地址（写地址2）的写入地址置零；

14、状态名：st1_wr；功能：状态1的写状态；每一次成功将一个有效数据点数据写入所述第一存储单元和所述第二存储单元时，第一写地址的地址写入计数器按时钟自加1，第二写地址的地址写入计数器按时钟自减1；跳转条件：当第一写地址的地址写入计数器自加到n-1时，跳转到st1_ck状态，其中，n为单组第二复数信号中的有效数据点数量，n为正整数；并在跳转的过程中完成最后一对对应位置的有效数据点数据的写入；

15、状态名：st1_ck；功能：状态1的确认状态；跳转条件：当检测到“buf_wr_done”标记时，将第一写地址和第二写地址的写入地址同时置零，并返回到st1_wr状态，以进行下一组有效数据点数据的缓存。

16、进一步地，当状态机处于st1_wr状态中，当第一写地址的地址写入计数器自加到n-1，以及在跳转st1_ck状态之间，所述方法还包括：

17、判断当前时钟下输入使能是否有效，

18、若有效，则产生“buf_wr_temp”标记，反之则产生“buf_wr_err”标记。

19、进一步地，所述方法还包括：

20、当状态机处于st1_ck状态时，若检测到“buf_wr_tmp”标记，则跳转到st1_ck状态，并在跳转的过程中完成最后一对有效数据点数据的缓存。

21、进一步地，所述方法还包括：

22、在状态机处于st1_ck状态时，产生“buf_wr_done”标记，以指示单组第二复数信号的有效数据点数据全部完成缓存。

23、进一步地，所述方法还包括：

24、当状态机处于st1_wr状态时，若检测到缓存数据异常，则产生“buf_wr_err”标记，并返回到st1_idle状态，以等待下一组有效数据点数据的缓存。

25、进一步地，所述方法还包括：检测写入控制系统内部产生的标记来获取写入控制系统的状态信息，并基于写入控制系统的状态信息控制写入控制系统的切换，以对所述第一存储单元和所述第二存储单元的存取时机进行控制。

26、进一步地，所述方法还包括：

27、通过有限状态机来控制当前时钟下对各个存储单元的读取控制，共设置如下2个状态：

28、状态名：st2_idle；功能：状态2的初始状态；跳转条件：当检测到存入过程中产生的“buf_wr_done”标记时，跳转到st2_rd状态；并在跳转的过程中将读地址置零；

29、状态名：st2_rd；功能：状态2的读取状态；每一次成功从所述第一存储单元和所述第二存储单元中读出一对有效数据点数据时，读地址的地址读出计数器按时钟自加1；跳转条件：当读地址的地址读出计数器累加至n时，产生“buf_rd_done”标记，以指示完成当前组内最后一对缓存有效数据点数据的读取。

30、进一步地，所述方法还包括：

31、在状态机处于st2_rd状态时，若同时检测到“buf_wr_done”标记和“buf_rd_done”标记，则停留在st2_rd状态，同时将读地址置零，以重新开始下一组有效数据点数据的读取过程；

32、若仅检测到“buf_rd_done”标记，则返回st2_idle状态，以等待新的一组有效数据点数据的缓存完成再开启读取动作。

33、进一步地，所述将正位序操作的有效数据点数据和倒位序操作的有效数据点数据分别存入至第一存储单元和第二存储单元，并以并行的方式同时从所述第一存储单元和所述第二存储单元读取一对正位序操作的有效数据点数据和倒位序操作的有效数据点数据进行对应的运算处理包括：

34、令单组所述第二复数信号中的有效数据点的数量为 n个，其中， n为正整数；

35、将所述第二复数信号中的第 k个有效数据点的实部与第( n- k)个有效数据点的实部相加后乘以1/2，得到原先两个通道中的其中一个通道的第 k个有效数据点所对应的频域的实部；

36、将所述第二复数信号中的第 k个有效数据点的虚部与第( n- k)个有效数据点的虚部相减后乘以1/2，得到原先两个通道中的其中一个通道的第 k个有效数据点所对应的频域的虚部；

37、将所述第二复数信号中的第( n- k)个有效数据点的虚部与第 k个有效数据点的虚部相加后乘以1/2，得到原先两个通道中的另一个通道的第 k个有效数据点所对应的频域的实部；

38、将所述第二复数信号中的第( n- k)个有效数据点的实部与第 k个有效数据点的实部相减后乘以1/2，得到原先两个通道中的另一个通道的第 k个有效数据点所对应的频域的虚部；

39、其中， 1≤k≤n，k为整数。

40、根据本发明的又一方面，提供一种雷达信号处理装置，所述装置包括：

41、fft计算模块，用于接收待处理的第一复数信号，并对所述第一复数信号进行傅里叶变换处理，以得到对应的第二复数信号，其中，所述第一复数信号为时域信号，所述第一复数信号为基于两个通道采集到的两个实序列获得，所述第二复数信号为频域信号；

42、频域恢复模块，用于接收所述第二复数信号，并对所述第二复数信号中的有效数据点数据分别进行正位序操作和倒位序操作，并从正位序操作的有效数据点数据中和从倒位序操作的有效数据点数据中获取对应位置的一对有效数据点数据进行对应的运算处理，以恢复所述两个通道的两个实序列各自所对应的频域结果。

43、进一步地，所述第一复数信号包括实部和虚部，其中，所述实部来源于所述两个通道中的其中一个通道，所述虚部来源于所述两个通道中的另一个通道。

44、进一步地，所述频域恢复模块包括第一存储单元、第二存储单元、控制单元以及运算单元；

45、所述控制单元用于控制将正位序操作的有效数据点数据和倒位序操作的有效数据点数据分别存入至第一存储单元和第二存储单元；

46、所述运算单元用于以并行的方式同时从所述第一存储单元和所述第二存储单元中逐个读取一对有效数据点数据进行对应的运算处理。

47、进一步地，所述第一存储单元和所述第二存储单元均为缓存单元。

48、进一步地，所述控制单元用于控制所述第一存储单元和所述第二存储单元的写地址顺序，将所述第二复数信号中的有效数据点按照写地址正向递增的顺序依次缓存至所述第一存储单元；将所述第二复数信号中的有效数据点按照写地址逆向递减的顺序依次缓存至所述第二存储单元

49、进一步地，所述运算单元包括两个加法器和两个减法器，

50、每个所述加法器用于从所述第一存储单元和所述第二存储单元中读取一对有效数据点数据，并进行相应的加法运算处理，以恢复所述两个通道的实序列各自所对应的频域的实部；

51、每个所述减法器用于从所述第一存储单元和所述第二存储单元中读取一对有效数据点数据，并进行相应的减法运算处理，以恢复所述两个通道的实序列各自所对应的频域的虚部。

52、进一步地，在所述频域恢复模块中，在所述控制单元的控制下，通过有限状态机来控制当前时钟下各个存储单元的输入缓存，共设置如下3个状态：

53、状态名：st1_idle；功能：状态1的初始状态；跳转条件：当检测到有新的有效数据点数据（zk_en）输入进来时，跳转到st1_wr状态；并在跳转的过程中同时将第一写地址和第二写地址的写入地址置零；

54、状态名：st1_wr；功能：状态1的写状态；每一次成功将一个有效数据点数据写入所述第一存储单元和所述第二存储单元时，第一写地址的地址写入计数器按时钟自加1，第二写地址的地址写入计数器按时钟自减1；跳转条件：当第一写地址的地址写入计数器自加到n-1时，跳转到st1_ck状态，其中，n为单组第二复数信号中的有效数据点数量，n为正整数；并在跳转的过程中完成最后一对对应位置的有效数据点数据的写入；

55、状态名：st1_ck；功能：状态1的确认状态；跳转条件：当检测到“buf_wr_done”标记时，将第一写地址和第二写地址的写入地址同时置零，并返回到st1_wr状态，以进行下一组有效数据点数据的缓存。

56、进一步地，在状态机处于st1_wr状态时，当第一写地址的地址写入计数器自加到n-1时，判断当前时钟下输入使能是否有效，若有效，则产生“buf_wr_temp”标记，反之则产生“buf_wr_err”标记。

57、进一步地，在状态机处于st1_wr状态时，若检测到“buf_wr_tmp”标记，则跳转到st1_ck状态，并在跳转的过程中完成最后一对有效数据点数据的缓存。

58、进一步地，在状态机处于st1_ck状态时，产生“buf_wr_done”标记，以指示单组第二复数信号的有效数据点数据全部完成缓存。

59、进一步地，在状态机处于st1_wr状态时，若检测到缓存数据异常，则产生“buf_wr_err”标记，并返回到st1_idle状态，以等待下一组有效数据点数据的缓存。

60、进一步地，所述控制单元还用于检测写入控制系统内部产生的标记来获取写入控制系统的状态信息，并基于写入控制系统的状态信息控制写入控制系统的切换，以对所述第一存储单元和所述第二存储单元的存取时机进行控制。

61、进一步地，在所述频域恢复模块中，在所述控制单元的控制下，通过有限状态机来控制当前时钟下对各个存储单元的读取控制，共设置如下2个状态：

62、状态名：st2_idle；功能：状态2的初始状态；跳转条件：当检测到存入过程中产生的“buf_wr_done”标记时，跳转到st2_rd状态；并在跳转的过程中将读地址置零；

63、状态名：st2_rd；功能：状态2的读取状态；每一次成功从所述第一存储单元和所述第二存储单元读出一对有效数据点数据时，读地址的地址读出计数器按时钟自加1；跳转条件：当读地址的地址读出计数器累加至n时，产生“buf_rd_done”标记，以指示完成当前组内最后一对缓存有效数据点数据的读取。

64、进一步地，在状态机处于st2_rd状态时，若同时检测到“buf_wr_done”标记和“buf_rd_done”标记，则停留在st2_rd状态，同时将读地址置零，以重新开始下一组有效数据点数据的读取过程；

65、若仅检测到“buf_rd_done”标记，则返回st2_idle状态，以等待新的一组有效数据点数据的缓存完成再开启读取动作。

66、根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器加载以执行前述任一所述的雷达信号处理方法。

67、根据本发明的另一方面，提供一种雷达接收系统，所述雷达接收系统包括：多个接收天线、adc芯片、和前述任一项所述的雷达信号处理装置；

68、所述多个接收天线用于接收来自雷达探测目标散射的回波信号；

69、所述adc芯片用于采集所述回波信号并进行相应的数模转换处理，以及将经数模转换处理的信号输入至所述雷达信号处理装置进行处理。

70、相比现有技术，本发明实施例提供的雷达信号处理方法、装置、存储介质及雷达接收系统，解决了现在技术中多通道数据的雷达信号处理需要消耗大量的资源，从而制约着mimo雷达的应用的问题。

71、进一步地，将基于两个通道采集到的两个实序列合并为第一复数信号送入一个fft计算模块中进行相应的傅里叶变换处理，然后再利用新增的频域恢复模块将经fft计算模块处理后得到的第二复数信号进行频域恢复处理，以恢复原先两个实序列各自所对应的频域结果，相比于常用技术中的雷达信号处理，能够充分利用fft计算模块的计算能力并且节省运算资源。