一种近程测距雷达系统和基于该系统的目标测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种近程测距雷达系统和基于该系统的目标 测量方法。
【背景技术】
[0002] 近程测距雷达系统不仅要求高的测距精度，还要求高精度的测量目标角度，而且 是针对多个目标。目前一般采用大带宽体制的雷达来实现高精度测距，但是大带宽体制的 雷达无法实现高精度的测量目标角度，而且系统复杂、成本高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种能同时高精度的测量目标距离和角度的近程测距雷达 系统和基于该系统的目标测量方法，并且所述雷达系统简单、成本低。
[0004] 为实现上述发明目的，本发明提供了一种近程测距雷达系统，所述系统包括：
[0005] 信号发生器，用于产生发射信号；
[0006] 发射天线，用于发射所述发射信号；
[0007] 第一接收天线和第二接收天线，用于接收接收信号；
[0008] 第一接收机和第二接收机，分别用于解调接收信号，并各产生一路I、Q信号到信号 处理机；
[0009] 信号处理机，用于对所述I、Q信号进行处理产生目标参数送到后台计算机，同时对 信号发生器进行时序控制；
[0010] 后台计算机，用于对所述目标参数进行处理得到目标测量结果。
[0011]优选的，所述第一接收天线、第二接收天线和所述发射天线分开设置。
[0012] 相应的，本发明还提供了一种基于上述近程测距雷达系统的目标测量方法，所述 目标测量方法包括以下步骤：
[0013] S11、信号发生器产生多频连续波发射信号，所述多频连续波发射信号包括持续第 一预设周期的跳频波段，所述跳频波段由多个频率不同的连续波组成，所述跳频波段中每 个频率的连续波均持续第一预设时间;所述多频连续波发射信号通过发射天线发射出去；
[0014] S12、第一接收机和第二接收机对接收信号进行处理并各自产生一路I、Q信号到信 号处理机，信号处理机采样各个频率的I、Q信号，依次通过FFT处理、门限检测、目标配对、速 度解算、距离解算、角度解算、反射强度计算形成目标参数送到后台处理计算机；
[0015] S13、后台计算机对各目标参数进行虚假目标剔除、目标起始、目标跟踪、目标终 结、目标分类、目标统计，得出每一个目标的距离、速度和角度。
[0016] 具体的，所述跳频波段由4个频率不同的连续波组成。
[0017] 具体的，所述第一预设时间为5.5US，所述第一预设周期为2048个周期。
[0018] 由上述技术方案可知，接收天线采用双通道接收，这样两个接收天线形成两路I、Q 信号，在信号处理时能够产生更多的不模糊距离数据用于计算目标距离，精度更高，目标角 度可以采用双天线相位差测角法，能精确测量目标角度。该近程测距雷达系统结构简单、成 本低廉。
[0019] 本发明的有益效果如下：
[0020] 1)采用两个接收天线形成两路I、Q信号能精确测量目标距离和角度。
[0021] 2)采用多个频点跳频采样能产生更多的不模糊距离数据用于解算目标距离，目标 距离的测量精度更高。
[0022] 3)采用多个频点跳频采样并重复一定的周期，速度一致性好，能高精度的测量目 标速度。
[0023] 4)结构简单、成本低廉。
【附图说明】
[0024]图1是本发明近程测距雷达系统的一个实施例的结构示意图。
[0025] 图2是本发明目标测量方法的一个实施例中多频连续波发射信号的频率变换时序 示意图。
[0026] 图3为本发明目标测量方法的一个实施例中，由4个频点构成的跳频波段的时序示 意图。
[0027]图4为本发明目标测量方法的一个实施例的角度测量原理图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]请参照图1，本发明实施例提供的近程测距雷达系统，所述系统包括：
[0030]信号发生器40，用于产生发射信号；
[0031]发射天线10，用于发射所述发射信号；
[0032]第一接收天线20和第二接收天线30,用于接收接收信号；
[0033]第一接收机50和第二接收机60,分别用于解调接收信号，并各产生一路I、Q信号到 信号处理机70;
[0034]信号处理机70,用于对所述I、Q信号进行处理产生目标参数送到后台计算机80,同 时对信号发生器40进行时序控制；
[0035]后台计算机80，用于对所述目标参数进行处理得到目标测量结果。
[0036]由于雷达设备安装固定，为获取高精度目标方位和距离信息，接收天线采用双通 道接收，这样两个接收天线可以形成两路I、Q信号(如图1所示11、91、12、〇2)，在信号处理时 能够产生更多的不模糊距离数据用于计算目标距离，精度更高，目标角度可以采用双天线 相位差测角法，能精确测量目标角度。该近程测距雷达系统结构简单、成本低廉。其中I表示 同相分量，Q表不正交分量。
[0037]优选的，在本发明近程测距雷达系统的某些优选实施例中，所述第一接收天线、第 二接收天线和所述发射天线分开设置。发射天线和接收天线分开设置，即采用双天线的形 式，可以增大系统收、发通道的隔离度，避免干扰。
[0038]所述发射天线、第一接收天线、第二接收天线为所述雷达系统的天线部分，所述第 一接收机、第二接收机和信号发生器为所述雷达系统的射频部分，在实际应用中，所述射频 部分可以放置于所述天线部分的背部，所述射频部分和天线部分也可以集成在一块电路板 上。这样设置可以节省更多的空间，便于小型化。
[0039] 相应的，本发明还提供了一种基于上述近程测距雷达系统的目标测量方法，所述 目标测量方法包括以下步骤：
[0040] 步骤A1:信号发生器产生多频连续波发射信号，所述多频连续波发射信号包括持 续第一预设周期的跳频波段，所述跳频波段由多个频率不同的连续波组成，所述跳频波段 中每个频率的连续波均持续第一预设时间;所述多频连续波发射信号通过发射天线发射出 去；
[0041] 所述信号发生器周期性的产生多频连续波发射信号，所述多频连续波发射信号采 用多频点交替发射的方式，用于高精度解算距离和速度。多个频点依次发射，并均持续第一 预设时间，且此多个频点在第一预设周期内循环往复持续发射。采用多个频点跳频采样能 产生更多的不模糊距离数据用于解算目标距离，目标距离的测量精度更高。并且速度一致 性好，能高精度的测量目标速度。
[0042] 步骤A2:第一接收机和第二接收机对接收信号分别进行处理并各自产生一路I、Q 信号到信号处理机，信号处理机采样各个频率的I、Q信号，依次通过FFT处理、门限检测、目 标配对、速度解算、距离解算、角度解算、反射强度计算形成目标参数送到后台处理计算机； [0043]信号处理机采样完毕后，对不同频点数据做FFT处理，在预知噪声电平的基础上， 设置门限，去除小信噪比的目标。然后根据不同频点的数据，对各个目标进行解速度模糊。 由于频点参数的设计，同一目标在不同频点的峰值应在同一序号，并且根据不同频点对应 关系，不模糊速度可以确定地解析出来。根据同一目标在不同频点的对应关系，进行目标配 对，进一步解算目标距离。在实际应用中，根据各个频点选取关系，可以逐渐将目标距离精 确聚焦到〇.25m以内。
[0044]步骤A3:后台计算机对各目标参数进行虚假目标剔除、目标起始、目标跟踪、目标 终结、目标分类、目标统计，得出每一个目标的距离、速度和角度。
[0045]步骤A2和步骤A3所表述的对接收信号的处理过程属于常规的信号处理技术，此部 分内容可以参见现有技术，在此不再赘述。
[0046] 具体的，在本发明目标测量方法的某些优选实施例中，所述跳频波段由4个频率不 同的连续波组成。所述第一预设时间为5.5us，所述第一预设周期为2048个周期。请参照图 2,跳频波段由4个频点（即频点f0，fl，f2和f3)跳频组成，如图3所示，每个频点的发射时间 均为5.5us，4个一组22us，共2048组，约45ms。4个频点跳频，对同一目标产生不同相位信息， 用于高精度地解算距离。4个频点跳频采样并重复2048个周期，用于高精度的测量目标速 度。
[0047] 下面结合本发明目标测量方法的优选实施例详细说明目标距离、角度和速度的测 量原理。在该实施例