具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，本发明实施例提供了一种雷达测角方法，包括：

步骤S101：获取雷达的各个接收通道对应的目标相位数据，并根据雷达的各个接收通道对应的目标相位数据得到目标频谱；

步骤S102：确定目标频谱中的感兴趣区间；

步骤S103：采用CZT变换对目标频谱位于感兴趣区间内的频谱进行细化，得到目标频谱中峰值对应的最终点数值；

步骤S104：根据最终点数值确定目标的角度。

由于采样时间和点数不能无限延长，受采样时间和采样点数的限制，其频谱存在“栅栏效应”，一些频率分量被挡住或者丢失，这其中可能包括了真正需要关注的频率成分。从而导致通过雷达测量出来的目标角度存在一定的偏差。为了提高雷达的测角精度，需要不断增加采样点的数量，从而提高频谱的分辨率，采样时间和点数严重限制了雷达的测角精度。

本发明实施例不限制采样点数，根据雷达的各个接收通道对应的目标相位数据得到目标频谱，也即角度维频谱；然后确定目标频谱中的感兴趣区间(也即对角度信息贡献较大的区域)，并采用CZT变换(Chirp-Z transform，线性调频Z变换)对目标频谱位于感兴趣区间内的频谱进行细化，使频谱的分辨率更高，可以更精确的得到峰值信息，进而根据峰值信息计算得到目标的角度。本发明实施例中通过对感兴趣区域进行细化以提高频谱的分辨率，有效提高了目标角度的计算精度，可达到与增加采样点数量相同的效果，不受采样点数量的影响，减小了采样时间及系统的运算量。

一些实施例中，步骤S101可以包括：

步骤S1011：根据雷达的各个接收通道对应的目标相位数据，确定相位复数序列；

步骤S1012：对相位复数序列进行傅里叶变换，得到目标频谱；

其中，相位复数序列sig的计算公式为：

sig＝[exp(j*φ0),…exp(j*φi),…exp(j*φ(N-1)]

其中，φi为第i+1个接收通道对应的目标相位数据，i＝0,…,N-1，N为接收通道的个数。

一些实施例中，步骤S102可以包括：

步骤S1021：确定目标频谱中峰值对应的初始点数值；

步骤S1022：根据初始点数值确定感兴趣区间；

感兴趣区间[f₀,f₁]的计算公式为：

f₀＝f_max-Δf

f₁＝f_max+Δf

其中，f_max为初始点数值，f_max∈[0,1,…,FFTNum-1]，FFTNum为傅里叶变换的点数；Δf为预设阈值；f₀为感兴趣区间的下限值，f₁为感兴趣区间的上限值。

例如，在FFTNum个点中，从0点开始，95点(也即第96个点)对应的傅里叶变换结果幅值最大，则f_max＝95。Δf为整数，例如Δf＝20，则感兴趣区间为傅里叶变换点数中75～115个点。

一些实施例中，傅里叶变换结果也可以从1点开始计数。若从1点开始，则f_max＝96。

由于峰值点附近包含的有效信息最多，因此选取峰值点附近的一定区域作为感兴趣区域进行细化，摒弃包含有效信息较少的距离峰之点较远的数据，提高了计算效率。其中，Δf可根据实际情况设定。

一些实施例中，步骤S103可以包括：

步骤S1031：采用CZT变换对目标频谱位于感兴趣区间内的频谱进行细化得到CZT变换结果；

步骤S1032：确定CZT变换结果中峰值对应的中间点数值，并根据中间点数值确定最终点数值。

一些实施例中，CZT变换的计算公式为：

a＝2π*f₀/f_s

w＝2π*(f₁-f₀)/(M*f_s)

f_s＝FFTNum

其中，X(r)为CZT变换结果在r点处的值；r＝0,1，…M-1，M为CZT变换的点数；a为起始相位，f₀为感兴趣区间的下限值，f₁为感兴趣区间的上限值，f_s为采样点数，w为相位跳变间隔，FFTNum为傅里叶变换的点数。

同上，CZT变换结果为M个离散的点，从0点开始，M个CZT变换结果中幅值最大的点对应的点数值为idx0。例如，从0点开始，124点处幅值最大(也即第125个点)，则idx0＝124。

一些实施例中，CZT变换结果也可以从1开始计数。则对应的idx0＝125。

一些实施例中，最终点数值idx的计算公式为：

idx＝f₀+idx0*(f₁-f₀)/M

其中，idx0为中间点数值，f₀为感兴趣区间的下限值，f₁为感兴趣区间的上限值，M为CZT变换的点数。

一些实施例中，目标的角度θ的计算公式为：

其中，idx为所述最终点数值，FFTNum为傅里叶变换的点数。

参考图2、图3、图4、图5、图6及图7可以看出，采用本发明实施例提供的测角方法测得的目标的角度相对于现有技术中FFT测角方法测得目标的角度更接近实际角度，准确度更高。同时参考图8，采用本发明实施例提供的测角方法的角度误差水平相对于现有技术中的FFT方法提高了20倍，测角精度得到了很大的提升。

进一步，采用本发明实施例提供的测角方法对目标的角度进行测量，采样点数设置为256个。若达到同样的测角精度，采用现有的FFT方法采样点数需设置为16384，这在实际应用中是很难实现的。

首先，大点数的FFT运算需要进行拼接处理，复杂度更高，耗时太长；其次，单次FFT所需要的内存空间庞大，对处理器访问速度和外部存储能力提出的要求过高，满足上述需求的硬件平台成本较高，不便于产品化。

而本发明实施例中使用一个较小点数的FFT并结合CZT频谱细化方法可以有效提高测角精度，但增加的CZT处理量与较小规模的FFT运算类似，整体上对雷达处理器的处理能力和系统存储空间没有太高的要求，便于工程上实现和产品化。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上述雷达测角方法，参考图9，本发明实施例还提供了一种雷达测角装置，包括：

频域转换模块21，用于获取雷达的各个接收通道对应的目标相位数据，并根据雷达的各个接收通道对应的目标相位数据得到目标频谱；

感兴趣区间确定模块22，用于确定目标频谱中的感兴趣区间；

细化模块23，用于采用CZT变换对目标频谱位于感兴趣区间内的频谱进行细化，得到目标频谱中峰值对应的最终点数值；

角度确定模块24，用于根据最终点数值确定目标的角度。

一些实施例中，频域转换模块21可以包括：

相位复数序列确定单元211，用于根据雷达的各个接收通道对应的目标相位数据，确定相位复数序列；

目标频谱定单元212，用于对相位复数序列进行傅里叶变换，得到目标频谱；

其中，相位复数序列sig的计算公式为：

sig＝[exp(j*φ0),…exp(j*φi),…exp(j*φ(N-1)]

其中，φi为第i+1个接收通道对应的目标相位数据，i＝0,…,N-1，N为接收通道的个数。

一些实施例中，感兴趣区间确定模块22可以包括：

初始点数值确定单元221，用于确定目标频谱中峰值对应的初始点数值；

感兴趣区间确定单元222，用于根据初始点数值确定感兴趣区间；

感兴趣区间[f₀,f₁]的计算公式为：

f₀＝f_max-Δf

f₁＝f_max+Δf

其中，f_max为初始点数值，f_max∈{0,1,…,FFTNum-1}，FFTNum为傅里叶变换的点数；Δf为预设阈值；f₀为感兴趣区间的下限值，f₁为感兴趣区间的上限值。

一些实施例中，细化模块23可以包括：

CZT变换单元231，用于采用CZT变换对目标频谱位于感兴趣区间内的频谱进行细化得到CZT变换结果；

最终点数值确定单元232，用于确定CZT变换结果中峰值对应的中间点数值，并根据中间点数值确定最终点数值。

一些实施例中，CZT变换的计算公式为：

a＝2π*f₀/f_s

w＝2π*(f₁-f₀)/(M*f_s)

f_s＝FFTNum

其中，X(r)为CZT变换结果在r点处的值；r＝0,1，…M-1，M为CZT变换的点数；a为起始相位，f₀为感兴趣区间的下限值，f₁为感兴趣区间的上限值，f_s为采样点数，w为相位跳变间隔，FFTNum为傅里叶变换的点数。

一些实施例中，最终点数值idx的计算公式为：

idx＝f₀+idx0*(f₁-f₀)/M

其中，idx0为中间点数值；f₀为所述感兴趣区间的下限值，f₁为所述感兴趣区间的上限值，M为CZT变换的点数。

一些实施例中，目标的角度θ的计算公式为：

其中，idx为所述最终点数值，FFTNum为傅里叶变换的点数。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将雷达的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图10是本发明一实施例提供的雷达的示意框图。如图10所示，该实施例的雷达4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个雷达测角方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S104。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述雷达测角装置实施例中各模块/单元的功能，例如图9所示模块21至24的功能。

示例性地，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在雷达4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成频域转换模块21、感兴趣区间确定模块22、细化模块23及角度确定模块24。

频域转换模块21，用于获取雷达的各个接收通道对应的目标相位数据，并根据雷达的各个接收通道对应的目标相位数据得到目标频谱；

感兴趣区间确定模块22，用于确定目标频谱中的感兴趣区间；

细化模块23，用于采用CZT变换对目标频谱位于感兴趣区间内的频谱进行细化，得到目标频谱中峰值对应的最终点数值；

角度确定模块24，用于根据最终点数值确定目标的角度。

其它模块或者单元在此不再赘述。

雷达4包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图10仅仅是雷达的一个示例，并不构成对雷达4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如雷达4还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器41可以是雷达的内部存储单元，例如雷达的硬盘或内存。存储器41也可以是雷达的外部存储设备，例如雷达上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器41还可以既包括雷达的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序42以及雷达所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的雷达和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的雷达实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。