专利名称：一种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用雷达进行目标识别的方法及系统，特别是利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法及系统。
背景技术：
与传统的脉冲雷达相比，调频连续波(FMCW :Frequency Modulation ContinuousWave)雷达具有低发射功率、低截获性、小型固态化、高距离分辨力、大时间带宽积、高灵敏度以及高抗有源干扰能力等优点，在工程上得到广泛的应用。调频连续波雷达基本工作原理是通过连续周期性地调制发射信号频率，并分析发射时刻和接收时刻的信号频率，从而 得出被测目标的相对距离和速度。为了探测防区内的动态物体，雷达发射信号可以采用时域中线性的三角形频率扫描，如图I所示。这里Λ f是扫描频率的最大和最小值之差，^是扫描的时间。雷达接收到的物体反射信号与发射信号存在2R/c时间的延迟，如图2所示。其中R是雷达发射位置与被测物体的相对距离，c是真空中的光速，虚线表示的是物体静态时雷达对应的接收频率。fb称为拍频，它等同于对静态物体的发射和接收频率之差。根据简单的三角关系可得
r IR AfM Nfb =-—(I)
C Tm对于一个动态的物体，当观察者以V的相对速度向波源移动时，他所接收到的波长为λ的信号的频率相对于波源发出的频率会有一个ν/λ数量的频率，即多普勒频率。对雷达来说，这个效应在信号的往返过程中发生了两次。因此总的多普勒频率可以表示为fd=2J(2)对动态物体的发射和接收频率之差可以表示为Af1 = fb-fd(3)Af2 = fb+fd(4)Δ 和Λ f2即中频信号，它们是实际电路中需要通过雷达探测获得的结果。通过简单的公式变换可得fb = Δ, 《Δ,2(5)fd =^-Ml(6)将(5)式带入公式(I)并做适当变换即可得到距离R的公式R^^-^fb+ Δ/2)(7)
2 Af 4 Af将(6)式带入公式(2)并做适当变换即可得到相对速度V的公式
权利要求
1.ー种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)根据当前时刻的雷达信号获得差频和调制信号；根据差频信号获得距离信息，所述距离信息包括多个距离点及每个距离点所对应的幅值；根据调制信号获得当前时刻的多普勒频率； (2)根据当前时刻的多普勒频率判断是否存在运动目标； 当存在运动目标时，对背景数据进行平均处理获得背景距离信息利用当前时刻的距离信息与背景距离信息进行比较获得修正后的距离信息，将修正后的距离信息与门限进行比较获得动目标识别结果；然后返回步骤(I)进行下ー时刻的识别； 当不存在运动目标时，利用当前时刻的距离信息更新背景数据；然后返回步骤(I)进行下一时刻的识别。
2.根据权利要求I所述的ー种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法，其特征在于，所述背景数据包括多个无运动目标时的距离信息。
3.根据权利要求I所述的ー种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法，其特征在于， 所述门限的确定方法如下对背景数据进行方差计算获得每个距离点的方差，根据该每个距离点的方差获得所述门限。
4.根据权利要求I所述的ー种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法，其特征在于，所述背景数据存储在存储器中。
5.根据权利要求4所述的ー种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法，其特征在于，更新背景数据的过程如下用当前时刻的距离信息替换存储器中存储的距离当前时刻最远时刻的距离信息。
6.根据权利要求I所述的ー种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法，其特征在于，根据当前时刻的多普勒频率判断是否存在运动目标的方法如下当多普勒频率为零吋，则不存在运动目标，当多普勒频率不为零吋，则存在运动目标。
7.根据权利要求I所述的ー种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法，其特征在于，利用当前时刻的距离信息与背景距离信息进行相除或者相减获得修正后的距离信息。
8.根据权利要求I所述的ー种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法，其特征在于，当修正后的距离信息大于门限时，则进行报警。
9.ー种利用调频连续波雷达进行动目标识别的系统，其特征在于，包括具有混频功能的射频天线，预处理单元、采集单元、数字信号处理单元、背景建立和更新単元、动目标识别単元、和报警单元； 预处理単元包括一个两通道输入的混频器，能够完成发射信号和回波信号的混频； 采集部分对混频后的信号进行模数转换和数字信号采集； 数字信号处理单元根据采集后的信号计算出当前时刻的速度信息和距离信息，所述速度信息与多普勒频率呈线性关系；所述距离信息包括多个距离点及每个距离点所对应的幅值；按照速度信息的不同将距离信息分发给背景建立更新単元或动目标识别单元；当速度信息为零时，将距离信息发送至背景建立更新単元；当速度信息不为零时，将获得的距离信息发送至动目标识别单元； 动目标识别单元接收获得的距离信息，并从背景建立和更新单元获取背景数据；动目标识别单元对背景数据进行平均化处理获得背景距离信息；利用获得的距离信息与背景距离信息进行比较获得修正后的距离信息，将修正后的距离信息与门限进行比较获得动目标识别结果；当修正后的距离信息大于门限时，输出报警信号给报警単元； 背景建立和更新単元包括ー个固定大小的存储器，用于存储背景数据；当速度信息为零时，背景建立更新単元使用获得的距离信息更新背景数据。
10.根据权利要求9所述的ー种雷达信号处理系统，其特征在于，所述动目标识别单元对背景数据进行方差计算获得每个距离点的方差，根据该每个距离点的方差获得所述门限。
全文摘要
本发明公开了一种利用调频连续波雷达进行动目标识别的方法及系统。根据当前时刻的雷达信号获得差频和调制信号；根据差频信号获得距离信息，所述距离信息包括多个距离点及每个距离点所对应的幅值；根据调制信号获得当前时刻的多普勒频率；根据当前时刻的多普勒频率判断是否存在运动目标；当存在运动目标时，对背景数据进行平均处理获得背景距离信息，利用当前时刻的距离信息与背景距离信息进行比较获得修正后的距离信息，将修正后的距离信息与门限进行比较获得动目标识别结果；当不存在运动目标时，利用当前时刻的距离信息更新背景数据。通过本发明能够减少错报的概率，有效提高目标识别的正确性。
文档编号G01S7/41GK102866398SQ20121035241
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者吴洋, 周乃恩, 成海朋 申请人:中国航天空气动力技术研究院