一种基于曲线拟合的调频连续波测距方法

摘要

本发明涉及一种基于曲线拟合的调频连续波测距方法，属于调频连续波测距技术领域。本方法利用现有差频检测方法，根据差频与目标距离间的关系，计算出三个点以上的目标距离，拟合成曲线，结合与目标位置间的几何关系，求得目标近距离的距离信息以及脱靶量。本发明方法的距离分辨率不受限于调制频偏，使得在一些成本和体积受限而无法满足高调制频偏的场合，依然能够使用调频连续波测距得到准确的近距离信息以及脱靶量；计算量小，只需要测定少数距离点便可准确估算出测距盲区内的距离。

主权项

1.一种基于曲线拟合的调频连续波测距方法，其特征在于：具体包括如下步骤： 步骤一、将射频前端在一个观测点检测到的差频实信号变为差频复信号； 步骤二、进行规则区信号提取和复制； 取步骤一得到的差频复信号中规则区内的部分，记为s₀(n)，T₁为每个调制周期规则区的持续时间，Fs是采样频率；将s₀(n)复制N份，记为k=0,1,…,N-1；步骤三、进行信号处理及拼接； 步骤3.1，用步骤二提取的N段信号的各段第一个数据s_k(0)除以前一段信号最后一个数据其中，第一段第一个数据除以第N段的最后一个数据，形成循环数据链；由于各段信号均为复数，因此得到的相位差包含在的e指数上；步骤3.2，将步骤二中第k段信号s_k(n)，乘以后，与第(k-1)段信号s_k-1(n)无相位突变地拼接在一起；对N段信号均处理后，得到一段长时间的、无相位突变的正弦信号s'(n')，步骤四、对步骤三得到的s'做频谱分析，估计出其频率值；再根据差频和目标距离间的关系（不同的谐波点对应不同的距离），计算出从步骤一的观察点到目标的距离； 步骤五、多次改变步骤一中的观测点，任意两个观测点之间的距离相同，每改变一次，重复步骤一至步骤三，得到K个观测点的距离信息为X=[x₁,x₂,…,x_K-1,x_K]，K≥3，取相邻三个距离点x_i,x_i+1,x_i+2以距离为横轴，虚拟的目标位置为纵轴，拟合距离曲线；根据曲线与目标位置的几何关系计算脱靶量，并能推断出除参与绘制距离曲线的三个观察点x_i,x_i+1,x_i+2之外的其他位置与目标的距离信息； 依据第i个点距离计算的脱靶量为： 其中cosφ_i的值通过以下两个公式求得： 式中，φ_i为目标与拟合曲线方位角，r为相邻两个观测点间的距离； 对(K-2)个脱靶量值取平均，得到最终的脱靶量h： 。