一种恒频波雷达测距的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于变道辅助领域，具体说是一种恒频波雷达测距的方法。
【背景技术】
[0002]目前，在进行机车速度信号处理时需要专门的测试测距装置对来自多个传感器的信息进行处理，从而得出机车运行的速度和距离信息。这样不仅占用了机车内部有限的空间，而且增加了机车内部布线的难度，从而导致使用、维修的不便。目前，市面上有各种雷达测距的产品，FMCW是调频波雷达，调频波雷达测距不同于常规的脉冲波雷达，大多采用傅里叶变换、小波分析、瞬时自相关算法等数字信号分析方法实现。其优点是电路结构简单清晰，方案比较成熟;缺点是运算量大，对处理器的运算能力要求高，同时运算量会影响到芯片的功耗，对信号采样的时间精度和幅值精度要求高，成本也较高。现有技术中恒频波雷达经常用来测速，很少用来测距。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种恒频波雷达测距的方法，利用两个连续周期测得的距离和角度变化，给出目标的距离信息，且当前计算得到的距离与其他周期计算得到的距离不相关，提高了测距准确度。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种恒频波雷达测距的方法，是通过如下步骤实现的:
[0005]S1:获得当前第N个周期的目标速度和角度；
[0006]S2:判断第N-1个周期是否有数据，如有数据则跳转步骤S3，如没有数据则继续采集下一个周期的数据，跳转步骤Si;
[0007]S3:将第N个周期的角度值与第N-1个周期的角度值相比，如果相等则将第N-1个周期测得的距离作为当前目标的距离;如果不同转为步骤S4;
[0008]S4:采用递推法计算第N个周期的目标的距离。
[0009]进一步的，步骤S4中递推法是采用如下公式进行计算的:
[0010]R= Il/2*(Vl/cos(01)+V2/cos(02))|*T*sin(01)/sin(02-01)
[0011]已知数据处理周期为T，A1为第N-1周期目标所在位置，A2为第N周期目标所在位置，则Al位置测得的速度Vl方向为A1M1，测得的角度为Θ1 = ΖΒ1Α1Β2，Α2位置测得的速度V2方向为Α2Μ1，测得的角度为Θ2=ΖΑ1Α2Β3。
[0012]本发明的有益效果在于:本方案可应用于恒频波雷达测距，利用两个连续周期测得的距离和角度变化，给出目标的距离信息，且当前计算得到的距离与其他周期计算得到的距离不相关。通过对两个连续周期数据测得的速度信息求平均来计算位移，提高测距准确度。需要的信息少、波形简单、实时性好且计算简单。
【附图说明】
[0013]本发明共有附图2幅:
[0014]图1为本发明的流程框图；
[0015]图2为本发明目标距离解算示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
[0017]实施例1
[0018]本方案适用于变道辅助等领域，当目标运行方向与雷达运动方向相同或近似相同的情况下，由于一个数据处理周期很短，故可假设在相邻的数据处理周期，目标的运动方向没有发生变化。一种恒频波雷达测距的方法，是通过如下步骤实现的:
[0019]S1:获得当前第N个周期的目标速度和角度；
[0020]S2:判断第N-1个周期是否有数据，如有数据则跳转步骤S3，如没有数据则继续采集下一个周期的数据，跳转步骤Si;
[0021]S3:将第N个周期的角度值与第N-1个周期的角度值相比，如果相等则将第N-1个周期测得的距离作为当前目标的距离，这属于特殊情况，真实环境中很少存在;如果不同转为步骤S4;
[0022]S4:采用递推法计算第N个周期的目标的距离；
[0023]如图2所示，步骤S4中递推法是采用如下公式进行计算的:
[0024]a.计算B1B4方向的速度分量，Al位置为V1/C0S( Θ1)，A2位置为V2/C0S( Θ2)，则计算A1A2和A1B4长度为
[0025]RA1A2=1/2*(V1/C0S(91)+V2/C0S(92))*T 1-1
[0026]RA1B4 = RA1A2+RA2B4 1~2
[0027]因为目标在垂直X轴方向的速度可能变化，故采用1-1中对速度求平均来计算在时间T内，垂直方向上目标的位移。
[0028]b.如图2所示，A1B4垂直于X轴，则:
[0029]tan(91) =Rmib4/Raib4 1-3
[0030]tan(02) =RmibV Ra2B4 1-4
[0031]cos(02) =Ra2B4/Ra2mi 1-5
[0032]其中RM1B4、RA1B4、RA2B4 分别为 M1B4、A1B4、A2B4 的长度。
[0033]由1-3 和 1-4 可知:
[0034]Ra2B4=Raib4* tan (θ I) / tan (θ 2) 1-6
[0035]将1_1和1_2代入1_6可得:
[0036]RA2B4=l/2*(Vl/cos(01)+V2/cos(02))*T*tan(01)/(tan(02)-tan(01)) 1-7[0037 ] 将1_5代入1-7可得:
[0038]Ra2mi = 1/2*(V1/cos(01)+V2/cos(02) )*T*tan(θI)/(cos(Θ2)*(tan(92)_tan(θ
I)))
[0039]1-8
[0040]=l/2*(Vl/cos(01)+V2/cos(02))*T*sin(01)/sin(02-01)
[0041 ]由图可知:
[0042]RA1B4=RMM1*cos(0l)1-9
[0043]将1-1、1-2 和 1-7 代入 1-9 可得:
[0044]Ra2MI = l/2*(Vl/cos(01)+V2/cos(02))*T*sin(02)/sin(02-01)
[0045]1-10
[0046]=-l/2*(Vl/cos(01)+V2/cos(02))*T*sin(02)/sin(01-02)
[0047]如果A2为第一个处理周期目标所在位置，Al为第二个处理周期目标所在位置，则目标正在远离，此时测得的速度V〈0，则当前周期目标的距离为RA2M1，此时1-10中的Θ1为第二个处理周期的角度，而Θ2为第一个处理周期的角度，由1-8和1-10可以看出，当目标靠近或者远离，距离的测量值都是RA1A2乘以前一个处理周期角度的正弦值除以当前周期角度与前一个周期角度差值的正弦值。
[0048]综上所述，设Θ1为第一个处理周期测得的角度，Θ2为第二个周期测得的角度，V1、V2为测得的速度值(目标靠近则速度为正，目标远离则速度为负)，T为一个数据处理周期需要的时间，计算得到当前时刻目标距离R(目标与接收天线2的距离)为:
[0049]R= Il/2*(Vl/cos(01)+V2/cos(02))|*T*sin(01)/sin(02-01) 1-11
[0050]本方案利用测量的角度值和速度值变化信息测距，采用的结构为两个接收天线和一个发射天线。
[0051]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种恒频波雷达测距的方法，其特征在于，是通过如下步骤实现的: 51:获得当前第N个周期的目标速度和角度； 52:判断第N-1个周期是否有数据，如有数据则跳转步骤S3，如没有数据则继续采集下一个周期的数据，跳转步骤SI; S3:将第N个周期的角度值与第N-1个周期的角度值相比，如果相等则将第N-1个周期测得的距离作为当前目标的距离;如果不同转为步骤S4; S4:采用递推法计算第N个周期的目标的距离。2.根据权利要求1所述的一种恒频波雷达测距的方法，其特征在于，步骤S4中递推法是采用如下公式进行计算的: R= Il/2*(Vl/cos(01)+V2/cos(02))|*T*sin(01)/sin(02-01) 已知数据处理周期为T，A1为第N-1周期目标所在位置，A2为第N周期目标所在位置，则Al位置测得的速度Vl方向为A1M1，测得的角度为Θ1 = ΖΒ1Α1Β2，Α2位置测得的速度V2方向为Α2Μ1，测得的角度为Θ2=ΖΑ1Α2Β3。3.根据权利要求1或2所述的一种恒频波雷达测距的方法，其特征在于，上述位置和角度信息是采用两个接收天线和一个发射天线测得的。
【专利摘要】一种恒频波雷达测距的方法，是通过如下步骤实现的：获得当前第N个周期的目标速度和角度；判断第N-1个周期是否有数据，如有数据则跳转步骤S3，如没有数据则继续采集下一个周期的数据，跳转步骤S1；将第N个周期的角度值与第N-1个周期的角度值相比，如果相等则将第N-1个周期测得的距离作为当前目标的距离；如果不同转为步骤S4；采用递推法计算第N个周期的目标的距离。本发明利用两个连续周期测得的距离和角度变化，给出目标的距离信息，且当前计算得到的距离与其他周期计算得到的距离不相关，提高了测距准确度。
【IPC分类】G01S13/08, G01S13/50
【公开号】CN105445727
【申请号】CN201510829059
【发明人】田雨农, 苏鹏达, 周秀田, 史文虎
【申请人】大连楼兰科技股份有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月24日