CN2017107205025一种FMCW雷达静态杂波干扰消除的信号处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN107607924A
(43)申请公布日2018.01.19
(21)申请号201710720502.5
(22)申请日2017.08.21
(71)申请人上海交通大学
地址200240上海市闵行区东川路800号
(72)发明人彭志科熊玉勇
(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限
公司31236
代理人郭国中
(51)Int.Cl.
G01S7/41(2006.01)

权利要求书2页说明书4页附图2页
(54)发明名称
一种FMCW雷达静态杂波干扰消除的信号处
理方法
(57)摘要
本发明提供了一种FMCW雷达静态杂波干扰
消除的信号处理方法，包括以下步骤：步骤1，估
计每个扫频周期时间内的基带复差拍信号的幅
值；步骤2，由估计的幅值时间序列和已知的初
始相位时间序列，得到复数平面上的离散点(R
[i],I[i])序列；步骤3，在复数平面对离散点(R
[i],I[i])序列进行圆心估计拟合；步骤4，对圆

心偏移进行修正补偿，得到校正后的Ru[i]和Iu

[i]；步骤5，取复数离散点(Ru[i],Iu[i])序列的
相位角，得到对应的相位时间序列。本发明基于
信号后处理对估计的相位时间序列进行校正补
偿，能够有效消除静态杂波对目标物体振动监测
的干扰，提高了振动位移幅值的提取精度。
CN107607924A
CN107607924A权利要求书1/2页

1.一种FMCW雷达静态杂波干扰消除的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，估计每个扫频周期时间内的基带复差拍信号的幅值
步骤2，由估计的幅值时间序列和已知的初始相位时间序列，得到复数平面上的离散点
(R[i],I[i])序列；
步骤3，在复数平面对离散点(R[i],I[i])序列进行圆心估计拟合；

步骤4，对圆心偏移进行修正补偿，得到校正后的Ru[i]和Iu[i]；

步骤5，取复数离散点(Ru[i],Iu[i])序列的相位角，得到对应的相位时间序列。
2.根据权利要求1所述的一种FMCW雷达静态杂波干扰消除的信号处理方法，其特征在
于，步骤1所述的每个扫频周期时间内复差拍信号幅值的估计方法为近似的极大似然估
计算法，计算公式如下：

式中：表示第i个扫频周期时间内复差拍信号的幅值估计值，|·|表示取复数幅值运

算，T为扫频周期，SB(iT+nTs)为第i个扫频周期时间内的复差拍离散信号，Ts为采样间隔时

间，N为单扫频周期时间内复差拍信号SB(t)的离散点数，为估计的差拍频率。
3.根据权利要求1所述的一种FMCW雷达静态杂波干扰消除的信号处理方法，其特征在
于，步骤2所述的离散点(R[i],I[i])序列，其中坐标R[i]和I[i]的计算公式如下：

式中，为第i个扫频周期时间内差拍信号的初始相位估计值。
4.根据权利要求1所述的一种FMCW雷达静态杂波干扰消除的信号处理方法，其特征在
于，步骤3所述的圆心估计算法为：
设由离散点(R[i],I[i])序列拟合圆的圆心坐标为(x,y)，半径为r，取矩阵A，矩阵α和
矩阵B分别为：

通过参数优化估计得到x和y的值，优化估计的方法为：

min||Aα-B||l2或min||Aα-B||l1，

式中，min(·)表示取最小值运算，||.||l2表示2-范数运算，||.||l1表示1-范数运算。
5.根据权利要求1所述的一种FMCW雷达静态杂波干扰消除的信号处理方法，其特征在

于，步骤4所述的校正后的Ru[i]和Iu[i]的计算公式为：

Ru[i]＝R[i]-x，

2
CN107607924A权利要求书2/2页

Iu[i]＝I[i]-y，其中，x和y构成圆心坐标。

3
CN107607924A说明书1/4页

一种FMCW雷达静态杂波干扰消除的信号处理方法

技术领域
[0001]本发明涉及雷达监测技术领域，尤其涉及一种FMCW雷达静态杂波干扰消除的信号
处理方法。

背景技术
[0002]一般地，雷达通过发射一定形式的电磁波，并接收由目标物体散射的电磁回波信
号，经过混频、滤波得到基带信号。通过分析基带信号的频率与相位信息可提取监测目标的
距离、速度等信息。典型的，线性调频连续波(LinearFrequencyModulationContinuous
Wave,简称LFMCW)雷达通过发射线性调频的连续波，得到中频基带差拍信号。通过估计差拍
信号的频率得到对应的距离信息，然而受雷达发射带宽的限制，距离分辨力有限，无法基于
此提取如振动运动等引起的微小距离变化。近些年，基于相位信息的雷达干涉测量技术成
功应用在桥梁振动测量、生命体征监测等领域，通过估计差拍信号的初始相位随时间的演
变