阅读说明：本技术 一种基于fmcw安防雷达测角校正方法 (Security radar angle measurement correction method based on FMCW ) 是由 程小军 李昂 李开文 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种基于FMCW安防雷达测角校正方法,包括以下步骤：步骤1：安装近程FMCW安防雷达,在距离雷达法线方向10m、θ-(1)＝0位置放置多普勒模拟器作为校准目标；步骤2：接收步骤1中目标回波信号,并对目标回波信号进行FFT处理,得到相位信息φ-(1)；步骤3：再将多普勒模拟器作为校准目标分别放置于距离雷达法线方向10m处关于θ-(1)＝0对称的两个位置,通过近程FMCW安防雷达采集目标回波数据,并对目标回波信号进行处理,并得到相位信息φ-(2)和φ-(3)；步骤4：通过相位信息φ-(1)、φ-(2)和φ-(3),得到相位偏差因子以及单元间距偏差因子Δd-(修)；本发明确保了雷达测角精度,同时方法高效、易实施,还可以模拟不同位置及速度的目标对雷达测角进行校准,提高了校准效率。(The invention provides a security radar angle measurement correction method based on FMCW, which comprises the following steps: step 1: installing short-range FMCW security radar at a distance of 10m and theta from the normal direction of the radar 1 A Doppler simulator is placed as a calibration target at the position of 0; step 2: receiving the target echo signal in the step 1, and performing FFT processing on the target echo signal to obtain phase information phi 1 (ii) a And step 3: then the Doppler simulator is used as a calibration target and is respectively placed at a position 10m away from the normal direction of the radar and related to theta 1 Acquiring target echo data through a short-range FMCW security radar at two symmetrical positions, processing the target echo signal and obtaining phase information phi 2 And phi 3 (ii) a And 4, step 4: by phase information phi 1 、φ 2 And phi 3 Obtaining a phase deviation factor And a cell pitch deviation factor Δ d Repair the (ii) a The invention ensures the angle measurement precision of the radar,meanwhile, the method is efficient and easy to implement, targets at different positions and speeds can be simulated to calibrate the radar angle measurement, and the calibration efficiency is improved.)

一种基于FMCW安防雷达测角校正方法

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体为一种基于FMCW安防雷达测角校正方法。

背景技术

毫米波雷达是测量被测物体相对距离、相对速度、方位的高精度传感器,随着雷达技术的发展与进步,近年来,毫米波雷达被广泛应用于汽车领域,通过向外发射毫米波,接收目标反射信号,经处理后能够快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息,例如汽车与周围其它物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等。

随着电子技术的不断发展，雷达技术在民用领域得到广泛应用，其中基于近程FMCW的安防雷达产品也在不同应用场景下崭露头角，雷达属于系统工程，考虑到工程误差，基于近程FMCW安防雷达在实际应用中需要进行测角校准。目前一般的测角校准方法是在微波暗室用角反射体进行校准，但是微波暗室建设及使用维护成本较高，另外还有直接在外场用角反射体校准的方法，由于地物杂波对雷达的影响导致雷达不能高效的检测到角反射体目标，鉴于以上方法，需要采用一种更加高效的雷达测角校准方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种基于FMCW安防雷达测角校正方法，以解决上述技术背景中一般的测角校准方法是在微波暗室用角反射体进行校准，但是微波暗室建设及使用维护成本较高，另外还有直接在外场用角反射体校准的方法，由于地物杂波对雷达的影响导致雷达不能高效的检测到角反射体目标的缺点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于FMCW安防雷达测角校正方法，包括以下步骤：

步骤1：安装近程FMCW安防雷达，在距离雷达法线方向10m、θ₁＝0位置放置多普勒模拟器作为校准目标，并通过所述近程FMCW安防雷达采集目标回波数据；

步骤2：接收所述步骤1中目标回波信号，并对所述目标回波信号进行FFT处理，得到相位信息φ₁；

步骤3：再将多普勒模拟器作为校准目标分别放置于距离雷达法线方向10m处关于θ₁＝0对称的两个位置，通过所述近程FMCW安防雷达采集目标回波数据，并对目标回波信号进行处理，并得到相位信息φ₂和φ₃；

步骤4：通过相位信息φ₁、φ₂和φ₃，得到相位偏差因子以及单元间距偏差因子Δd_修。

优选的，所述步骤2中，通过信号处理器对接收天线接收到的目标回波分别进行二维FFT处理，得到各路目标回波的相位信息，相位信息为φ₁＝[φ₁₁，φ₁₂]。

优选的，所述步骤3中，在偏离雷达法线方向θ₂＝α°和θ₃＝-α°，距离近程FMCW安防雷达10m位置分别放置多普勒模拟器作为校准目标，均通过FMCW安防雷达采集目标回波数据，通过信号处理器对接收天线接收到的目标回波分别进行二维FFT处理，得到θ₂＝α°和θ₃＝-α°两种状态时得到的各路两种相位信息，相位信息分别为φ₂＝[φ₂₁，φ₂₂]和φ₃＝[φ₃₁，φ₃₂]。

优选的，所述步骤4中，根据雷达测角公式其中d＝λ表示两路接收天线的间距、表示波数，λ表示雷达工作波长，再根据步骤2中的相位信息φ₁＝[φ₁₁，φ₁₂]得到相位偏差因子

优选的，根据步骤3上相位信息φ₂＝[φ₂₁，φ₂₂]，步骤3中多普勒模拟器在偏离雷达法线方向θ₂＝α°处，根据雷达测角公式其中 表示波数、λ表示雷达工作波长，理论上在不考虑接收通道间距误差的情况下d＝λ，但是实际工程中雷达接收通道间距存在偏差需要修正，首先根据步骤3中的相位信息φ₂＝[φ₂₁，φ₂₂]得到通道相位差对进行归一化处理，如果 由于步骤3中目标方位角已知，计算得到两路接收天线的单元间距

优选的，根据步骤3上相位信息φ₃＝[φ₃₁，φ₃₂]，步骤3中多普勒模拟器在偏离雷达法线方向θ₃＝-α°处，根据雷达测角公式其中 表示波数、λ表示雷达工作波长，理论上在不考虑接收通道间距误差的情况下d＝λ，但是实际工程中雷达接收通道间距存在偏差需要修正，首先根据步骤3中的相位信息φ₃＝[φ₃₁，φ₃₂]得到通道相位差对进行归一化处理，如果 由于步骤3中目标方位角已知，计算得到两路接收天线的单元间距

优选的，根据步骤3上计算得到的单元接收天线单元间距d₂、d₃，计算单元间距偏差因子Δd_修，考虑到两组校正源的对称性以及测角精度的要求，确认目标角度的计算公式

与现有技术相比，本发明提供了一种基于FMCW安防雷达测角校正方法，具备以下有益效果：

本发明可以对基于近程FMCW安防雷达角度进行有效校准，确保雷达测角精度，同时该校准方法高效、易实施，还可以模拟不同位置及速度的目标对雷达测角进行校准，该校准方法对校准场地没硬性要求，可以提高校准效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明提出的基于FMCW安防雷达测角校正方法雷达系统结构示意图。

图2为本发明的天线结构示意图。

图3为本发明测角校准方法示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于近程FMCW安防雷达包括发射分系统、接收分系统、信号处理分系统、数据处理分系统、显控终端分系统、电源分系统；

如图2所示，一种基于近程FMCW安防雷达天线包括一路发射天线，二路接收天线；

如图3所示，一种基于FMCW近程安防雷达测角校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：安装近程FMCW安防雷达，在距离雷达法线方向10m、θ₁＝0位置放置多普勒模拟器作为校准目标，并通过近程FMCW安防雷达采集目标回波数据；

步骤2：接收步骤1中目标回波信号，并对目标回波信号进行FFT处理，得到相位信息φ₁；通过信号处理器对接收天线接收到的目标回波分别进行二维FFT处理，得到各路目标回波的相位信息，相位信息为φ₁＝[φ₁₁，φ₁₂]。

步骤3：再将多普勒模拟器作为校准目标分别放置于距离雷达法线方向10m处关于θ₁＝0对称的两个位置，通过近程FMCW安防雷达采集目标回波数据，并对目标回波信号进行处理，并得到相位信息φ₂和φ₃；在偏离雷达法线方向θ₂＝α°和θ₃＝-α°，距离近程FMCW安防雷达10m位置分别放置多普勒模拟器作为校准目标，均通过FMCW安防雷达采集目标回波数据，通过信号处理器对接收天线接收到的目标回波分别进行二维FFT处理，得到θ₂＝α°和θ₃＝-α°两种状态时得到的各路两种相位信息，相位信息分别为φ₂＝[φ₂₁，φ₂₂]和φ₃＝[φ₃₁，φ₃₂]；根据步骤3上相位信息φ₂＝[φ₂₁，φ₂₂]，步骤3中多普勒模拟器在偏离雷达法线方向θ₂＝α°处，根据雷达测角公式其中 表示波数、λ表示雷达工作波长，理论上在不考虑接收通道间距误差的情况下d＝λ，但是实际工程中雷达接收通道间距存在偏差需要修正，首先根据步骤3中的相位信息φ₂＝[φ₂₁，φ₂₂]得到通道相位差对进行归一化处理，如果 由于步骤3中目标方位角已知，计算得到两路接收天线的单元间距根据步骤3上相位信息φ₃＝[φ₃₁，φ₃₂]，步骤3中多普勒模拟器在偏离雷达法线方向θ₃＝-α°处，根据雷达测角公式其中 表示波数、λ表示雷达工作波长，理论上在不考虑接收通道间距误差的情况下d＝λ，但是实际工程中雷达接收通道间距存在偏差需要修正，首先根据步骤3中的相位信息φ₃＝[φ₃₁，φ₃₂]得到通道相位差对进行归一化处理，如果 由于步骤3中目标方位角已知，计算得到两路接收天线的单元间距根据步骤3上计算得到的单元接收天线单元间距d₂、d₃，计算单元间距偏差因子Δd_修，考虑到两组校正源的对称性以及测角精度的要求，确认目标角度的计算公式

步骤4：通过相位信息φ₁、φ₂和φ₃，得到相位偏差因子以及单元间距偏差因子Δd_修；根据雷达测角公式其中d＝λ表示两路接收天线的间距、表示波数，λ表示雷达工作波长，再根据步骤2中的相位信息φ₁＝[φ₁₁，φ₁₂]得到相位偏差因子通过模拟不同位置及速度的目标对雷达测角进行校准，该校准方法对校准场地没硬性要求，可以提高校准效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。