基于二分对数的FMCW雷达信号处理方法、设备及介质

本申请涉及fmcw雷达信号领域，尤其涉及一种基于二分对数的fmcw雷达信号处理方法、设备及介质。

背景技术：

1、雷达是一种利用无线电来确定物体信息的电子设备，其通过发射电磁波并接收其反射回波来完成对物体距离、速度和角度等信息的测量。按照雷达的工作频率，可将其划分为微波雷达、毫米波雷达和激光雷达等。其中，毫米波雷达的工作频率介于微波和红外光波之间，故其兼具了两者的特点。相较于微波雷达，其具有测量精度高、系统体积小等优点；而相较于激光雷达，其则有抗干扰能力强、全天候工作等优点。按照调制方式的不同，毫米波雷达也被分为了许多子类，如脉冲雷达、频移键控雷达和调频连续波(fmcw，frequencymodulated continus wave)雷达等。其中，fmcw雷达具有着功耗低、结构紧凑、检测精度高等优点，故其得到了学术界和工业界的密切关注。

2、fmcw雷达会将发射信号与接收回波进行混频，从而得到蕴含目标信息的差拍信号，在对差拍信号进行一系列的数字信号处理后，即可从中解析出目标的物理信息，并以此来绘制出目标图像。在fmcw雷达中，对数计算用来得出输入信号的对数幅度，从而将复杂的乘法运算转换为简单的加法运算，并以此来减少数据的存储位宽，故其是fmcw雷达中的重要信号处理步骤。

3、硬件实现对数函数计算的方法主要有查表法、泰勒公式展开法和cordic算法等。

4、查表法通过读取rom中的数据来实现，rom中存储了对数函数的计算结果，故只需向rom传送相应的地址，即可读取出相应的对数函数值。通过查表法实现对数函数计算具有实现简单，延时较低的特点；但是随着输入范围的增大与精度的增加，占用的内存也会越来越大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决fmcw雷达在进行数字信号处理时，存在的乘法运算的复杂度高，中间结果的数据位宽大，以及计量单位难以转化为db等问题，提供一种内存占用较少的基于二分对数的fmcw雷达信号处理方法、设备及介质。

2、本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、s1：获取待测目标的雷达fmcw数据并进行fft处理；

4、s2：基于jpl近似、二分法以及查表法，构建fmcw雷达的对数幅度计算模型；

5、s3：根据对数幅度计算模型，对fft处理后的雷达fmcw数据进行计算，得到对数幅度数据；

6、s4：对数幅度数据在经cfar检测后，得出待测目标的物理信息；所述物理信息包括：距离、速度和角度；

7、s5：根据物理信息，绘制雷达fmcw信号的图像。

8、可选的，步骤s3包括：

9、s31：使用jpl近似计算出fft的输出数据的幅度数据n；

10、s32：对幅度数据n进行数学映射，得到对数函数log2n；将对数函数log2n的计算转换为整数部分与小数部分的计算；

11、s33：通过使用对数幅度计算模型的二分法计算模块，计算整数部分；

12、s34：使用查表法计算小数部分；将整数部分的计算结果与小数部分的计算结果进行拼接，得到对数幅度数据。

13、可选的，步骤s32包括：

14、将对数函数log2n的计算转换为整数k与小数log2(1+f)的计算，具体如下：

15、设幅度数据n为无符号数，表示为n＝2k(1+f)，0≤f＜1；则对数函数log2n＝k+log2(1+f)；2k表示不超过n的最大幂次，即2k≤n＜2(k+1)；

16、将对数函数log2n的计算转换为对整数部分k与小数部分log2n的计算。

17、可选的，所述二分法计算模块包括：或门以及多路选择器。

18、一种电子设备，包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行一种基于二分对数的fmcw雷达信号处理方法。

19、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行一种基于二分对数的fmcw雷达信号处理方法。

20、本申请提供的技术方案带来的有益效果是：

21、基于二分法以及查表法，构建雷达fmcw信号处理模型，该雷达fmcw信号处理模型简单易行，在原先查表法的基础上，将计算结果分为了整数和小数两部分，整数部分通过使用二分法来获得，小数部分仍由查找表来获取，能够显著减少计算所需的存储资源，同时继承查表法的实现简单，延时较低等优点。

技术特征：

1.一种基于二分对数的fmcw雷达信号处理方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于二分对数的fmcw雷达信号处理方法，其特征在于，步骤s3包括：

3.如权利要求2所述的一种基于二分对数的fmcw雷达信号处理方法，其特征在于，步骤s32包括：

4.如权利要求2所述的一种基于二分对数的fmcw雷达信号处理方法，其特征在于，所述二分法计算模块包括：或门以及多路选择器。

5.一种电子设备，其特征在于，包括处理器(501)、存储器(505)、用户接口(503)及网络接口(504)，所述存储器(505)用于存储指令，所述用户接口(503)和网络接口(504)用于给其他设备通信，所述处理器(501)用于执行所述存储器(505)中存储的指令，以使所述电子设备(500)执行如权利要求1-4任意一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如权利要求1-4任意一项所述的方法步骤。

技术总结本申请提供了一种基于二分对数的FMCW雷达信号处理方法，涉及FMCW雷达信号领域，方法包括：获取待测目标的雷达FMCW数据并进行FFT处理；基于JPL近似、二分法以及查表法，构建FMCW雷达的对数幅度计算模型；根据对数幅度计算模型，对FFT处理后的雷达FMCW数据进行计算，得到对数幅度数据；对数幅度数据在经CFAR检测后，得出待测目标的物理信息；根据物理信息，绘制雷达FMCW信号的图像。在原先查表法的基础上，将计算结果分为了整数和小数两部分，整数部分通过使用二分法来获得，小数部分仍由查找表来获取，这样设计能够显著减少计算所需的存储资源，同时继承查表法的实现简单，延时较低等优点。技术研发人员：周群群,淮珷蕾,陈怡铭受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）技术研发日：技术公布日：2024/10/17