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专利号: 202010867502X
申请人: 北京航空航天大学杭州创新研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-06-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种毫米波雷达的信号处理方法,包括:

基于从原始回波信号中提取的消除静止杂波后的距离信息,采用Capon波束形成算法形成二维热力图,所述二维热力图具有距离和方向角两个维度;

采用恒虚警检测算法在所述二维热力图中检测目标,并确定所述目标的距离值和方向角;

基于所述目标的距离值和方向角,采用Capon波束形成算法形成三维热力图,并基于所述三维热力图估算所述目标的俯仰角,所述三维热力图具有距离、方向和俯仰三个维度。

2.根据权利要求1所述毫米波雷达的信号处理方法,采用Capon波束形成算法形成二维热力图之前,还包括:通过对每一天线接收到的原始回波信号以一个发射线性调频信号chirp周期采样并进行快速傅里叶变换FFT运算,获得所述原始回波信号的距离信息;

通过对每一天线的相同距离单元不同chirp间信号求平均,获得所述原始回波信号中的静止信息;

用所述原始回波信号的距离信息减去所述静止信息,以获得所述消除静止杂波后的距离信息。

3.根据权利要求1所述毫米波雷达的信号处理方法,其中,基于从原始回波信号中提取的消除静止杂波后的距离信息,采用Capon波束形成算法形成二维热力图,包括:通过对每一天线的相同距离单元不同chirp间信号的所述消除静止杂波后的距离信息求互相关来获得协方差矩阵,所述协方差矩阵为共轭对称矩阵且其对角线上的元素取值为实数,且天线数取方位向虚拟天线个数;

采用分块求逆的方式计算所述协方差矩阵的逆矩阵;

通过Capon波束形成算法利用所述协方差矩阵的逆矩阵形成所述二维热力图,所述二维热力图具有距离和方位两个维度。

4.根据权利要求1所述毫米波雷达的信号处理方法,其中,采用恒虚警检测算法在所述二维热力图中检测目标,并确定所述目标的距离值和方向角,包括:采用最小选择恒虚警检测方法在所述二维热力图的距离维度上进行首次搜索检测以确定目标及其距离值;

针对所述目标,采用最小选择恒虚警检测方法在所述二维热力图进行方位维度上的二次搜索检测,以进一步确定所述目标的方向角。

5.根据权利要求1所述毫米波雷达的信号处理方法,其中,基于所述目标的距离值和方向角,采用Capon波束形成算法形成三维热力图,包括:利用所述目标的距离值求协方差矩阵,所述协方差矩阵中的天线数取所有虚拟天线的个数;

采用分块求逆的方式计算所述协方差矩阵的逆矩阵;

通过Capon波束形成算法利用所述协方差矩阵的逆矩阵且以所述目标的方位角对应的导向矢量与枚举的俯仰角导向矢量的共轭相乘而获得的导向矢量为导向矢量,形成所述三维热力图。

6.根据权利要求1所述毫米波雷达的信号处理方法,其中,基于所述三维热力图估算所述目标的俯仰角,包括:在所述三维热力图中,采用单峰搜索方法进行俯仰角估计,以确定所述目标的俯仰角度值。

7.一种毫米波雷达的信号处理方法,包括:

基于预先从原始回波信号中提取的静止信息,采用Bartlett波束形成算法形成三维热力图,所述三维热力图具有距离、方位角和俯仰角三个维度;

采用恒虚警检测算法在所述三维热力图中检测目标,并确定所述目标的距离值;

根据所述目标的距离值和所述三维热力图,采用最近邻算法确定所述目标的方位角和俯仰角。

8.一种毫米波雷达的信号处理方法,包括:

接收原始回波信号,并从所述原始回波信号中提取消除静止杂波后的距离信息和静止信息;

基于所述消除静止杂波后的距离信息,检测运动目标并确定所述运动目标的位置信息;

基于所述静止信息,检测静止目标并确定所述静止目标的位置信息;

基于所述位置信息,计算相应目标的速度;

其中,所述位置信息包括距离值、方向角和俯仰角。

9.一种毫米波雷达的信号处理装置,包括:

二维热力图模块,配置为基于从原始回波信号中提取的消除静止杂波后的距离信息,采用Capon波束形成算法形成二维热力图,所述二维热力图具有距离和方向角两个维度;

第一检测模块,配置为采用恒虚警检测算法在所述二维热力图中检测目标,并确定所述目标的距离值和方向角;

俯仰角估计模块,配置为基于所述目标的距离值和方向角,采用Capon波束形成算法形成三维热力图,并基于所述三维热力图估算所述目标的俯仰角,所述三维热力图具有距离、方向和俯仰三个维度。

10.一种毫米波雷达的信号处理装置,包括:

三维热力图模块,配置为基于预先从原始回波信号中提取的静止信息,采用Bartlett波束形成算法形成三维热力图,所述三维热力图具有距离、方位角和俯仰角三个维度;

第二检测模块,配置为采用恒虚警检测算法在所述三维热力图中检测目标,并确定所述目标的距离值;

角度估算模块,配置为根据所述目标的距离值和所述三维热力图,采用最近邻算法确定所述目标的方位角和俯仰角。

11.一种毫米波雷达的信号处理装置,包括:

提取单元,配置为从天线阵列所接收的原始回波信号中提取消除静止杂波后的距离信息和静止信息;

第一定位单元,配置为基于所述消除静止杂波后的距离信息,检测运动目标并确定所述运动目标的位置信息;

第二定位单元,配置为基于所述静止信息,检测静止目标并确定所述静止目标的位置信息;

速度估算单元,配置为基于所述位置信息,计算相应目标的速度;

其中,所述位置信息包括距离值、方向角和俯仰角。

12.一种毫米波雷达,包括:

天线阵列;

一个或多个处理器;以及

存储器,存储有计算机程序,所述计算机程序在被所述处理器运行时使所述处理器执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

13.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序在被处理器运行时使得所述处理器执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。