一种基于遗传算法lfmcw雷达测距预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于遗传算法LFMCW雷达测距方法，是车辆测距和测速的一项核 心技术，在车载雷达预警系统中有广泛的应用。
【背景技术】
[0002] 随着汽车工业迅猛发展，汽车的安全性成为一个非常重要的课题，现实社会同时 面临视距环境变差、前方路况复杂多变，驾驶员对前方路况经验估计不准确的问题。安全预 警对于车辆安全行驶、对于保障车载人员的生命安全越来越重要。而比起红外线传感器、超 声波传感器以及图像处理传感器设备，毫米波雷达与具有受环境的影响小、高精度和高分 辨率等方面的优势。基于线性调频连续波（frequencymodulationcontinuewave，LFMCW) 技术的毫米波雷达系统在民用和军事方面都应用得比较广泛。因此，如何进一步提高线性 调频连续LFMCW毫米波雷达的测距精度、增强雷达预测能力仍是一个热门的话题。本专利 采FFT快速傅里叶法、谱最大估计法、曲线拟合法和Chirp-z变换法计算出前方目标距离， 结合遗传算法估计预测运动轨迹。
[0003] 影响线性调频连续波LFMCW毫米波雷达测距精度的因素有很多，如发射功率、速 度距离耦合以及信号处理算法等。利用发射信号与回波信号的混频，可以提取包含距离信 息的时间、频率参量，测距距离越大，所需参量越多，处理量越大，一般直接用FFT采样，再 拟合的算法不能保证计算的精度，对于预测差生巨大负面影响。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述线性调频连续波LFMCW毫米波雷达在测距精度中的 不足、预测的风险，提供一种基于遗传算法和拟合Chip-Z的测距方法，通过拟合Chip-Z算 法重构频率参量并计算出修正后距离，增加线性调频连续波LFMCW毫米波雷达的测距精 度，再利用遗传算法实现对目标行动的预测估计。本发明利用傅里叶变换对信号进行处理， 得到目标的距离信息，拟合一个近似距离，反推出拟合中心频率，再根据拟合中心频率利用 Chirp-Z算法求得精确距离，最后利用遗传算法预测运动。本发明提出的测距方法可以在低 信噪比下提取出目标的精确距离信息，增加雷达的有效精度。
[0005] 本发明采用以下技术方案：
[0006] -种基于遗传算法线性调频连续波LFMCW雷达测距方法，其特征在于，所述测距 方法包括如下步骤：
[0007] A、线性调频连续波LFMCW雷达的发射信号经天线发射出去，遇到目标时形成回波 信号，将回波信号与发射信号通过混频和滤波得到差拍信号；
[0008] B、利用FFT快速傅里叶算法对差拍信号进行信号处理，得到一系列频率带上的离 散样本点：
[0009] i
[0010] 其中I 为旋转因子，x(n)为采样点，X(k)为离散傅里叶函数；
[0011] C、利用X(k)中，求出表征最大幅度A。以及其对应距离R。的点，求出次大幅度六:以 及其对应的距离&的点；
[0012] D、根据C中所得，利用拟合法求出拟合距离；
[0013]
[0014] 其中R为拟合距离，A为归一化参量；
[0015] E、对拟合距离进行中心频率反演，得到信号的频谱信息；
[0016]
[0017] 其中；T为波的周期，B为波的频宽，c为光速，R为拟合距离；
[0018] F、利用Chirp-Z对频率f范围点处理；
[0019]
n=0 ;
[0020] 其中
3修正后的采样点信息；
[0021] 重复D中拟合法，可以得出精确拟合距离；
[0022] 利用遗传算法结合精确距离，估计目标运动轨迹。
【附图说明】
[0023] 图1是采样信号频谱图；
[0024] 图2是遗传算法示例图；
[0025] 图3是雷达测距方法的流程图。
[0026] 以下结合附图和实例对本发明作进一步详述。
【具体实施方式】
[0027] 本实施方式是以本发明技术方案为前提进行实施，下面结合附图对本发明的具体 实施方式做详细说明：
[0028] 本实施方式是线性调频连续波LFMCW雷达对目标进行测距，包括以下步骤：
[0029] 1)线性调频连续波LFMCW雷达的发射信号经天线发射出去，遇到目标时形成回波 信号，回波信号经由天线收入接收机，在混频器中将回波信号与发射信号通过混频和滤波 得到差拍信号。
[0030] 2)利用FFT对采样信号进行处理。
[0031] 3)提取幅度，距离最大点、次大点信息。
[0032] 图1是采样图例。
[0033] 4)利用Chirp-z和拟合法，拟合距离距离。
[0034]
[0035] 其中R为拟合距尚，A为归一化参量，与系统本身功率有关。
[0036] 5)反演拟合出中心频率
[0037]
[0038] 其中；T为波的周期，B为波的频宽，c为光速，R为拟合距离。
[0039] 6)根据中心频率重新划分样点范围，重复第4)步，拟合出精确距离。
[0040] 7)利用遗传算法处理6)中距离，估计动态变化。
[0041] 遗传算法处理如图2,初代反映了目标的范围，根据实际距离进行编码，根据实际 检测估计适应度，产生次代编码，码值越高，表明越可能接近车体，反之远离，整个算法流程 如图3所示。
【主权项】
1. 一种基于遗传算法线性调频连续波LFMCW雷达测距方法，其特征在于，所述测距方 法包括如下步骤： A、 线性调频连续波LFMCW雷达的发射信号经天线发射出去，遇到目标时形成回波信 号，将回波信号与发射信号通过混频和滤波得到差拍信号； B、 利用FFT快速傅里叶算法对差拍信号进行信号处理，得到一系列频率带上的离散样 本点；其中为旋转因子，x(n)为采样点，X(k)为离散傅里叶函数； C、 利用X(k)中，求出表征最大幅度A。^及其对应距离R。的点，求出次大幅度AiW及 其对应的距离Ri的点； D、 根据C中所得，利用拟合法求出拟合距离；其中R为拟合距离，A为归一化参量； E、 对拟合距离进行中屯、频率反演，得到信号的频谱信息；其中；T为波的周期，B为波的频宽，C为光速，R为拟合距离； F、 利用化i巧-Z对频率f范围点处理；其中为修正后的采样点信息； 重复D中拟合法，可W得出精确拟合距离； 利用遗传算法结合精确距离，估计目标运动轨迹。2. 按照权利要求1所述一种近距离雷达测距类产品的可靠性度量方法，其特征在于： 所述的雷达类产品是车载系统、高频55-56GHZ或77-79GHZ、汽车电子无线电雷达。
【专利摘要】本发明提出了一种基于遗传算法线性调频连续波LFMCW雷达测距方法，包括以下步骤：一种基于遗传算法和拟合Chip-Z的测距方法，通过拟合Chip-Z算法重构频率参量并计算出修正后距离，增加线性调频连续波LFMCW毫米波雷达的测距精度，再利用遗传算法实现对目标行动的预测估计。本发明利用傅里叶变换对信号进行处理，得到目标的距离信息，拟合一个近似距离，反推出拟合中心频率，再根据拟合中心频率利用Chirp-Z算法求得精确距离，最后利用遗传算法预测运动。本发明提出的测距方法可以在低信噪比下提取出目标的精确距离信息，增加雷达的有效精度。
【IPC分类】G01S7/02
【公开号】CN105005028
【申请号】CN201510371683
【发明人】张韬, 赵全明, 靳佩佩, 李宏斌
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月29日