本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種路面散射特性測(cè)量方法及雷達(dá)裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，我國(guó)高速公路建設(shè)取得突飛進(jìn)展，私人汽車數(shù)量也急劇上升。伴隨著道路交通的發(fā)展以及車輛的激增，道路交通事故也愈加頻發(fā)。路面積水、暗冰、異物等因素成為安全駕駛的“隱形殺手”，因此路況監(jiān)測(cè)設(shè)備成為了智能交通系統(tǒng)中車路協(xié)同的必要基礎(chǔ)設(shè)施。

目前，非接觸式的路況監(jiān)測(cè)傳感器通常采用紅外的方式，其缺點(diǎn)是易受天氣影響，而雷達(dá)具有全天時(shí)全天候，是路況監(jiān)測(cè)傳感器中的一種優(yōu)選方案。

當(dāng)路面存在積水、暗冰、異物時(shí)，路面的散射特性會(huì)發(fā)生變化，故路況監(jiān)測(cè)雷達(dá)的核心技術(shù)是對(duì)地面散射特性的測(cè)量，通過(guò)路面的散射特性測(cè)量來(lái)反演出路面的信息，需要高精度的散射特性測(cè)量技術(shù)。然而對(duì)路面散射特性測(cè)量的容易受到雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)發(fā)射功率漂移的影響。根據(jù)雷達(dá)方程，路面的回波功率可表示為如下所示：

（1）

其中P_t為發(fā)射信號(hào)功率,G 為天線增益,λ 為雷達(dá)信號(hào)的波長(zhǎng)，R 為目標(biāo)距離，σ 為目標(biāo)散射截面積（簡(jiǎn)稱為RCS），RCS常用來(lái)表示目標(biāo)的散射特性。在通常的應(yīng)用中，都是通過(guò)路面回波功率得到路面的散射截面積從而得到路面的散射特性。即：

（2）

而實(shí)際的雷達(dá)發(fā)射機(jī)，受環(huán)境及自身老化影響，其發(fā)射功率是不穩(wěn)定的，這就導(dǎo)致測(cè)得的路面發(fā)射截面積相對(duì)真實(shí)的散射截面積有一個(gè)偏差，設(shè)發(fā)射機(jī)真實(shí)的發(fā)射功率為P_tr，標(biāo)稱的發(fā)射功率為P_t，則所測(cè)得的路面的散射截面積為：

（3）

其中，σ 為目標(biāo)真實(shí)的散射截面積，σ_m為實(shí)際測(cè)得的目標(biāo)散射截面積?？梢?jiàn)，發(fā)射功率的漂移會(huì)影響到對(duì)路面散射特性的測(cè)量精度，從而影響到路況監(jiān)測(cè)。

除此外，路面的RCS通常較低，回波能量較低，故回波信號(hào)的信噪比較低，較低的信噪比會(huì)使得對(duì)目標(biāo)信號(hào)的功率估計(jì)出現(xiàn)較大誤差，也影響到了其散射特性的測(cè)量。此外，路肩等強(qiáng)散射目標(biāo)也會(huì)路面散射特性的測(cè)量造成干擾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了消除發(fā)射功率漂移、回波低信噪比以及路肩干擾對(duì)路面散射特性精度測(cè)量的影響，本發(fā)明公開(kāi)了一種路面散射特性測(cè)量方法及雷達(dá)裝置。

本發(fā)明所述路面散射特性測(cè)量方法，包括如下步驟：

步驟1.產(chǎn)生第i 個(gè)周期線性調(diào)頻連續(xù)波，并經(jīng)天線發(fā)射，通過(guò)自差拍后獲得第i 個(gè)周期的中頻信號(hào)S_I(i ,t )；t為時(shí)間變量；

步驟2.將中頻信號(hào)S_I(i ,t )分為兩路，一路經(jīng)帶通放大之后通過(guò) ADC轉(zhuǎn)換得到路面回波的采樣序列S₁[i ,n ]，另一路經(jīng)低通放大后通過(guò) ADC轉(zhuǎn)換得到調(diào)制泄漏信號(hào)的采樣序列S₂[i ,n ]；其中n為采樣序列號(hào)；

步驟3.對(duì)S₁[i ,n ]后進(jìn)行FFT得到X₁[i ,k ]，對(duì)S₂[i ,n ]進(jìn)行FFT得到X₂[i ,k]; 其中k為變量；

步驟4.對(duì)連續(xù)K 個(gè)周期，重復(fù)步驟1~步驟3的操作，進(jìn)行周期間相參積累，得到，;

步驟5.根據(jù)X₁[k ]得到路面信號(hào)功率為P₁，根據(jù)X₂[k ]得到調(diào)制泄漏功率為P₂，即可獲得表征路面散射特性的路面歸一化功率P_N=P₁/P₂。

優(yōu)選的，所述步驟5中，所述路面信號(hào)功率P₁，可用提取X₁[k ]中對(duì)應(yīng)的無(wú)干擾路面距離單元中的峰值功率，或無(wú)干擾路面距離單元內(nèi)的平均功率來(lái)表征，所述調(diào)制泄漏功率P₂可用X₂[k ]中的峰值功率，或調(diào)制泄漏對(duì)應(yīng)距離單元內(nèi)的平均功率來(lái)表征。

優(yōu)選的，所述步驟3中，對(duì)S₁[i ,n ]進(jìn)行數(shù)字帶通濾波后再進(jìn)行FFT變換。

進(jìn)一步的，所述步驟3中數(shù)字帶通濾波器的歸一化低、高頻截止頻率分別為F_BL、F_BH；且f_x2/f_s＜F_BL＜f_t1/f_s,f_t2/f_s＜F_BH＜f_g/f_s。

優(yōu)選的，所述帶通濾波器的低、高頻截止頻率分別為f_BL、f_BH，所述低通濾波器的截止頻率為f_L，則f_x2＜f_BL＜f_t1，f_t2＜f_BH＜f_g，f_x2＜f_L＜f_t1；

其中f_x1~f_x2為泄漏信號(hào)等效距離單元對(duì)應(yīng)的中頻頻帶，f_g為存在干擾的路面對(duì)應(yīng)的最低中頻頻率，f_t1~f_t2為無(wú)干擾路面距離單元對(duì)應(yīng)的中頻頻帶。

優(yōu)選的，所述帶通濾波器的低、高頻截止頻率分別為f_BL、f_BH，所述低通濾波器的截止頻率為f_L，則f_x2＜f_BL＜f_t1，f_t2＜f_BH＜f_s/2,f_x2＜f_L＜f_t1；

其中f_x1~f_x2為泄漏信號(hào)等效距離單元對(duì)應(yīng)的中頻頻帶，f_g為存在干擾的路面對(duì)應(yīng)的最低中頻頻率，f_t1~f_t2為無(wú)干擾路面距離單元對(duì)應(yīng)的中頻頻帶，f_s為系統(tǒng)采樣率。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種路面散射特性測(cè)量雷達(dá)裝置，包括LFMCW雷達(dá)波發(fā)生器和回波接收器，還包括混頻器，所述混頻器的兩個(gè)輸入端與雷達(dá)波發(fā)生器、回波接收器相連；

所述混頻器的輸出端與一分路器連接，分路器的兩個(gè)輸出端分別連接帶通濾波支路和低通濾波支路，所述帶通濾波支路由帶通濾波器和連接帶通濾波器輸出端的ADC組成，所述低通濾波支路由低通濾波器和連接低通濾波器輸出端的ADC組成，兩個(gè)ADC的輸出端分別作為帶通濾波支路和低通濾波支路的輸出端并連接數(shù)字信號(hào)處理器，所述數(shù)字信號(hào)處理器與控制器信號(hào)連接，所述控制器還與所述雷達(dá)波發(fā)生器控制連接，所述控制器連接有數(shù)據(jù)輸出接口。

優(yōu)選的，所述控制器、雷達(dá)波發(fā)生器、數(shù)字信號(hào)處理器和ADC中的參考時(shí)鐘采用相參的時(shí)鐘源。

具體的，所述雷達(dá)波發(fā)生器包括波形產(chǎn)生器和與其輸出端連接的定向耦合器，以及與定向耦合器輸出端連接的環(huán)行器，與環(huán)行器連接的天線，所述回波接收器包括與環(huán)行器連接的濾波放大模塊，所述控制器與波形發(fā)生器控制連接。

本發(fā)明的有益效果是：利用了LFMCW（線性調(diào)頻連續(xù)波）雷達(dá)舍棄的調(diào)制泄漏信號(hào)，對(duì)目標(biāo)回波信號(hào)功率進(jìn)行歸一化，并利用歸一化功率表征路面的散射特性，降低了雷達(dá)發(fā)射功率因環(huán)境溫度變化和器件老化造成的漂移對(duì)路面散射特性測(cè)量的影響；利用多周期積累，提高了路面回波信號(hào)的信噪比，提高了路面散射特性的測(cè)量精度，利用路面所對(duì)應(yīng)的距離單元進(jìn)行帶通濾波，消除了路肩等強(qiáng)散射目標(biāo)對(duì)路面散射特性測(cè)量的干擾。

本發(fā)明進(jìn)一步在上述基礎(chǔ)上給出了一種靈活的濾波器設(shè)計(jì)方法，在獲得路面回波信號(hào)時(shí)，在模擬濾波器僅濾除泄漏信號(hào)和頻率高于0.5倍采樣率的信號(hào)，而路肩等干擾信號(hào)在數(shù)字濾波中予以濾除，增強(qiáng)了該方法、系統(tǒng)的實(shí)用性。

本發(fā)明了利用了LFMCW特有的調(diào)制泄漏信號(hào)反映發(fā)射信號(hào)功率變化，而不是采用直接測(cè)量射頻信號(hào)功率的方法對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行歸一化，從而低成本地消除了發(fā)射信號(hào)功率因環(huán)境溫度和系統(tǒng)老化造成的功率漂移對(duì)路面散射特性測(cè)量的影響，且相對(duì)現(xiàn)有LFMCW雷達(dá)僅需進(jìn)行簡(jiǎn)單改裝，即在混頻輸出進(jìn)入中頻調(diào)理電路前，加入分路器并分為兩個(gè)支路，進(jìn)行處理后或直接送入ADC即可，無(wú)需對(duì)射頻部分進(jìn)行改裝，有較強(qiáng)的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的LFMCW雷達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2為線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的泄漏信號(hào)示意圖，圖2橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為幅度；

圖3為本發(fā)明的一種典型應(yīng)用場(chǎng)景示意圖；

圖4為L(zhǎng)FMCW雷達(dá)的回波頻域及本發(fā)明中模擬數(shù)字濾波通帶示意圖；

圖5為本發(fā)明所述路面散射特性測(cè)量雷達(dá)裝置一種具體實(shí)施方式結(jié)構(gòu)框圖；

圖6為本發(fā)明中算法流程的一種具體實(shí)施方式示意圖；

圖7為L(zhǎng)FMCW雷達(dá)的調(diào)制泄漏成因示意圖；

圖8為雷達(dá)中頻輸出信號(hào)兩周期的波形示意圖；

圖9為本發(fā)明所述雷達(dá)裝置中的B路信號(hào)頻域波形示例；

圖10為本發(fā)明所述雷達(dá)裝置中的.A路信號(hào)時(shí)域波形示例；

圖11為對(duì)圖10中信號(hào)作FFT變換后的A路信號(hào)時(shí)域波形示例；

圖12為本發(fā)明所述雷達(dá)裝置中的B路信號(hào)積累后的頻域波形示例；

圖13為本發(fā)明所述雷達(dá)裝置中的A路信號(hào)積累后的頻域波形示例；

圖14為本發(fā)明所述具體實(shí)施例中，更改發(fā)射信號(hào)功率為3dBW后得到的B路信號(hào)積累后的頻域波形示例；

圖15為本發(fā)明所述具體實(shí)施例中，更改發(fā)射信號(hào)功率為3dBW后得到的A路信號(hào)積累后的頻域波形示例；

圖16為本發(fā)明所述具體實(shí)施例中，更改路面的散射截面積為0.25m²，保持發(fā)射功率為3dBW后得到的B路信號(hào)積累后的頻域波形示例；

圖17為本發(fā)明所述具體實(shí)施例中，更改路面的散射截面積為0.25m²，保持發(fā)射功率為3dBW后得到的A路信號(hào)積累后的頻域波形示例。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明所述路面散射特性測(cè)量雷達(dá)裝置，包括LFMCW雷達(dá)波發(fā)生器和回波接收器，還包括混頻器，所述混頻器的兩個(gè)輸入端與雷達(dá)波發(fā)生器、回波接收器相連；

所述混頻器的輸出端與一分路器連接，分路器的兩個(gè)輸出端分別連接帶通濾波支路和低通濾波支路，所述帶通濾波支路由帶通濾波器和連接帶通濾波器輸出端的ADC組成，所述低通濾波支路由低通濾波器和連接低通濾波器輸出端的ADC組成，兩個(gè)ADC的輸出端分別作為帶通濾波支路和低通濾波支路的輸出端并連接數(shù)字信號(hào)處理器，所述數(shù)字信號(hào)處理器與控制器信號(hào)連接，所述控制器還與所述雷達(dá)波發(fā)生器控制連接，所述控制器連接有數(shù)據(jù)輸出接口。

圖1給出的具體實(shí)施方式中，所述雷達(dá)波發(fā)生器包括波形產(chǎn)生器和與其輸出端連接的定向耦合器，以及與定向耦合器輸出端連接的環(huán)行器，與環(huán)行器連接的天線，所述回波接收器包括與環(huán)行器連接的濾波放大模塊，所述控制器與波形發(fā)生器控制連接。

所述控制器與波形發(fā)生器控制連接，波形發(fā)生器受控制器控制，從而可以方便的控制頻率、波形及相位。

天線接收到回波信號(hào)后，經(jīng)環(huán)行器輸出到濾波放大模塊，再輸入到混頻器，混頻器的另一路輸入是從定向耦合器輸出，混頻器將混頻后的中頻信號(hào)送到分路器分為兩路信號(hào)分別送入帶通支路和低通濾波支路，ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，接著將數(shù)字信號(hào)送入信號(hào)處理部分。

信號(hào)處理部分包括數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器將接收到的兩路數(shù)字信號(hào)分別進(jìn)行傅里葉變換、積累，獲得路面回波功率和泄漏信號(hào)功率，從而獲得路面的歸一化功率。歸一化功率正比于路面散射截面積，可以反映出路面散射特性，將歸一化功率送入數(shù)據(jù)輸出接口，由后續(xù)設(shè)備反演可得路況信息。

所述控制器、雷達(dá)波發(fā)生器、數(shù)字信號(hào)處理器和ADC中的參考時(shí)鐘采用相同的時(shí)鐘源，從而保證整套系統(tǒng)使用相參的時(shí)鐘作為各個(gè)模塊的參考時(shí)鐘，保證整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)相參系統(tǒng)。

所謂濾波放大模塊是對(duì)波形進(jìn)行處理的常用裝置，一般由濾波器和放大器級(jí)聯(lián)組成，對(duì)接收到的模擬波形信號(hào)進(jìn)行濾波和放大。

LFMCW調(diào)制泄漏信號(hào)指由于天線失配、環(huán)行器泄漏等原因造成的在沒(méi)有目標(biāo)的情況下，輸出端依舊有一個(gè)強(qiáng)的類似于調(diào)制波的信號(hào)，如圖2所示，為一次實(shí)際測(cè)量中三角波調(diào)制的LFMCW雷達(dá)中頻輸出端信號(hào)，其中方波為L(zhǎng)FMCW的同步信號(hào)，高電平代表LFMCW的上掃頻階段，低電平代表LFMCW的下掃頻階段，方波下方的類似于三角波的信號(hào)即為所述調(diào)制泄漏信號(hào)。調(diào)制波信號(hào)通常是一個(gè)幅值較大的低頻信號(hào)，在進(jìn)入ADC之前需要將中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器以濾除所述調(diào)制泄漏信號(hào)，并進(jìn)行放大，從而得到目標(biāo)信號(hào)，對(duì)于目標(biāo)測(cè)量來(lái)說(shuō)，泄漏信號(hào)是一個(gè)干擾信號(hào)，而本發(fā)明利用調(diào)制泄漏信號(hào)功率來(lái)對(duì)目標(biāo)信號(hào)功率進(jìn)行歸一化操作，從而降低了功率漂移對(duì)路面散射特性測(cè)量的影響。

如圖3所示為本方法的一種典型應(yīng)用場(chǎng)景，基于前述的雷達(dá)裝置，本發(fā)明還公開(kāi)了一種路面散射特性測(cè)量方法，包括如下步驟：

步驟1.產(chǎn)生第i 個(gè)周期線性調(diào)頻連續(xù)波，并經(jīng)天線發(fā)射，通過(guò)自差拍后獲得第i 個(gè)周期的中頻信號(hào)S_I(i ,t )；t為時(shí)間變量。

設(shè)第i 個(gè)周期的發(fā)射信號(hào)為S_t(i ,t )，則發(fā)射信號(hào)的表達(dá)式為：

（4）

其中A_t為發(fā)射信號(hào)的幅度，k =2B /T_r為調(diào)頻斜率，φ₀為初始相位，B為調(diào)頻帶寬，T_r為發(fā)射信號(hào)調(diào)制周期，f₀為載波起始頻率。

由于天線失配或環(huán)行器泄漏等原因，如圖7所示，導(dǎo)致進(jìn)入混頻器的信號(hào)會(huì)包含天線失配的駐波信號(hào)及環(huán)行器的泄漏信號(hào)，假設(shè)僅包含環(huán)行器的泄漏信號(hào)：

（5）

其中A_cir為泄露信號(hào)幅度，正比于發(fā)射信號(hào)幅度A_t，并與環(huán)行器的隔離度相關(guān)；τ_cir為常量，與環(huán)路延遲有關(guān)，假設(shè)目標(biāo)的回波信號(hào)為：

（6）

其中A_r為無(wú)干擾路面的回波信號(hào)幅度，與路面的散射截面積有關(guān)，τ 與無(wú)干擾距離雷達(dá)的距離相關(guān)。其中A_rg為有干擾路面的幅度，與干擾物（如路肩）的散射截面積有關(guān)，τ_g與干擾物距離雷達(dá)的距離相關(guān)。

則從環(huán)行器并經(jīng)過(guò)濾波放大模塊進(jìn)入混頻器的信號(hào)為（5）、（6）兩式兩路信號(hào)之和。經(jīng)過(guò)自差拍濾波后，得到中頻信號(hào)為：

（7）

其中η 為隔離度參數(shù)，20lgη 代表環(huán)行器的隔離度。

步驟2. 將中頻信號(hào)S_m(i ,t )通過(guò)分路器，分為兩路，一路依次經(jīng)過(guò)帶通濾波器、和濾波放大模塊后，濾除S_m(i ,t )中環(huán)行器泄漏帶來(lái)的分量，送往帶通濾波支路中的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)：

（8）

其中G_m1為該支路的信號(hào)放大增益，T_s為采樣間隔。

另一路信號(hào)經(jīng)低通濾波器、濾波放大模塊送入低通濾波支路中的ADC，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)：

（9）

其中G_m2為該支路的信號(hào)放大增益，T_s為采樣間隔，n為正整數(shù)，表示采樣序列號(hào)。

本發(fā)明中，帶通濾波器的基本作用為濾除泄露干擾信號(hào)，保留路面反射信號(hào)，低通濾波器的作用為濾除路面反射信號(hào)而保留泄露干擾信號(hào)，因此上述帶通濾波器通帶范圍需滿足低頻截止頻率k τ_cir＜f_BL＜kτ ，高頻截止頻率k τ ＜f_BL＜k τ_g,低通濾波器截止頻率需滿足k τ_cir＜f_BL＜k τ 。

如圖3所示，泄漏信號(hào)等效距離單元對(duì)應(yīng)的中頻頻帶為f_x1~f_x2，有干擾的路面對(duì)應(yīng)的中頻頻率大于f_g，無(wú)干擾路面距離單元對(duì)應(yīng)的中頻頻帶f_t1~f_t2。其頻譜示意圖如圖4（a）所示。則帶通濾波器通帶頻率需滿足f_x2＜f_BL＜f_t1，f_t2＜f_BH＜f_g，則低通濾波器的通帶需滿足f_x2＜f_L＜f_t1。如此即可在測(cè)量泄漏信號(hào)功率時(shí)消除雷達(dá)回波的影響，可在測(cè)量路面回波信號(hào)功率時(shí)消除掉泄漏信號(hào)、干擾目標(biāo)回波的影響。

優(yōu)選的，上述帶通濾波器通帶頻率滿足f_x2＜f_BL＜f_t1，f_t2＜f_BH＜f_s/2，其中f_s為采樣率，即在模擬濾波時(shí)僅在A 路信號(hào)濾除泄漏信號(hào)和高于采樣率0.5倍頻率的信號(hào)，以去除泄漏信號(hào)和防止信號(hào)混疊。

步驟3.對(duì)步驟2中的S₁[i，n ]和S₂[i，n ]序列補(bǔ)零至M 點(diǎn)，作M 點(diǎn)的FFT變換，M為大于序列點(diǎn)數(shù)量的2的整數(shù)次冪。例如序列點(diǎn)數(shù)量為10、100、1000，則M分別可以取16和32；128和1024；1024和4096，M的取值大小在本領(lǐng)域中取決于所需要的分辨率精度。

（10）

路肩等干擾信號(hào)在步驟2中可以采用數(shù)字帶通濾波濾除。一種典型的數(shù)字帶通濾波器與模擬帶通濾波器對(duì)應(yīng)的通帶如圖4中的b、c部分所示，即該數(shù)字帶通濾波器的通帶應(yīng)覆蓋無(wú)干擾路面回波的頻域，則數(shù)字帶通濾波器的通帶范圍由歸一化低頻截止頻率F_BL和歸一化高頻截止頻率F_BH所定義， 需滿足f_x2/f_s＜F_BL＜f_t1/f_s,f_t2/f_s＜F_BH＜f_g/f_s。

步驟4.對(duì)連續(xù)K 個(gè)周期，重復(fù)步驟1~步驟3的操作，進(jìn)行周期間相參積累，得到，;

相參積累即是對(duì)多個(gè)保存了相位信息的回波進(jìn)行中頻信號(hào)累加求和。

步驟5.根據(jù)X₁[k ]得到路面信號(hào)功率P₁，根據(jù)X₂[k ]得到調(diào)制泄漏功率P₂，即可獲得表征路面散射特性的路面歸一化功率P_N=P₁/P₂。

步驟5中，路面信號(hào)功率P₁，可用提取X₁[k ]中對(duì)應(yīng)的無(wú)干擾路面距離單元中的峰值功率，或無(wú)干擾路面距離單元內(nèi)的平均功率來(lái)表征，所述調(diào)制泄漏功率P₂可用X₂[k ]中的峰值功率，或調(diào)制泄漏對(duì)應(yīng)距離單元內(nèi)的平均功率來(lái)表征。

由于S₁[i，n ]的路面位置已知，根據(jù)雷達(dá)反射原理，峰值功率出現(xiàn)在歸一化頻率為k τ T_s的位置，峰值功率為：

（12）

S₂[i，n ]的頻譜峰值出現(xiàn)在歸一化頻率為k τ_cirT_s的位置，峰值功率為：

（13）

其中，N 為信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)，K為采樣周期個(gè)數(shù)，（12）、（13）兩式求出的峰值功率即可表征路面信號(hào)功率P₁和調(diào)制泄漏功率P₂

由（12、（13）兩式可得對(duì)于泄漏信號(hào)及路面回波信號(hào)經(jīng)過(guò)K 個(gè)周期積累后，功率變?yōu)闆](méi)積累之前的K²倍，而對(duì)于噪聲而言，經(jīng)過(guò)K 個(gè)周期積累，其功率僅變?yōu)槲捶e累之前的K倍，故經(jīng)過(guò)K 個(gè)周期積累后，信噪比提升了K 倍，從而提高了路面回波信號(hào)的信噪比。

由式（12）、（13）可得，歸一化頻率為：

（14）

將（14）式帶入（2）式可得：

（15）

由（15）式可得，目標(biāo)散射截面積σ 與歸一化功率P_N成正比，且歸一化功率與實(shí)際發(fā)射功率無(wú)關(guān)，消除了發(fā)射功率漂移對(duì)路面散射特性的影響。從而可以通過(guò)歸一化功率來(lái)表示路面的相對(duì)散射特性。

上述步驟1至5中全部算法的流程圖可以如圖6所示，圖6中Pa,Pb分別表示P1,P2。

下面給出本發(fā)明所述測(cè)量方法的一個(gè)具體實(shí)施例

本實(shí)施例中，波形產(chǎn)生器產(chǎn)生對(duì)稱三角調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)。發(fā)射信號(hào)的調(diào)制周期T_r=2ms，載波起始頻率f₀=34GHz，調(diào)頻帶寬B =400MHz，采樣率f_s=200kHz，對(duì)天線采用波束寬度為1°，增益為20dB的圓錐喇叭天線。設(shè)定路面的參數(shù)如下：距離雷達(dá)R =4m，散射截面積RCS=0.5m²，路面回波輸入信噪比為-10dB。環(huán)行器隔離度20dB，一個(gè)正掃頻的采樣點(diǎn)數(shù)為200個(gè)，F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)為4096個(gè)，其中支路A（即帶通濾波支路）為6dB低、高頻截止頻率分別為20kHz和60kHz的帶通濾波器。其中支路B（即低通濾波支路）為6dB截止歸一化頻率為20kHz的低通濾波器，6dB表示定義濾波器通帶截止頻率的信號(hào)增益下限；支路A的增益取為10，支路B電路增益取為1，發(fā)射信號(hào)功率為0dBW。

根據(jù)前述的信號(hào)處理方法，有如下結(jié)果：

如圖8為雷達(dá)散射計(jì)的中頻信號(hào)兩個(gè)周期的輸出，圖8中的三角波基本信號(hào)即為本發(fā)明所述的調(diào)制泄漏信號(hào)波形，三角波信號(hào)上的毛刺狀信號(hào)即為搭載的有效信號(hào)。

將中頻信號(hào)分做兩路，一路經(jīng)低通放大后做FFT可得，其頻域如圖9所示，一路經(jīng)帶通放大后的時(shí)域圖如圖10所示，對(duì)其做FFT得到的頻域如圖11所示，圖11中橫坐標(biāo)已經(jīng)換算為相應(yīng)的差拍頻率對(duì)贏得目標(biāo)距離。

由圖10、圖11可知，由于地面反射較弱，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期處理之后的信號(hào)信噪比仍然較差，這樣對(duì)路面信號(hào)的功率估計(jì)會(huì)出現(xiàn)較大誤差，從而影響到對(duì)目標(biāo)散射特性的估計(jì)。

經(jīng)過(guò)512個(gè)周期積累之后的兩路信號(hào)頻域如圖12，圖13所示，由圖13可得，路面反射的回波經(jīng)過(guò)積累之后峰值明顯高于其余頻率分量，有較高的信噪比。

由圖12，圖13可得：歸一化功率為：

（16）

更改發(fā)射信號(hào)功率為3dBW可得兩路信號(hào)積累后的頻域如圖14、15所示，可得其歸一化功率為：

（17）

故由（16）（17）式可得，在功率漂移為3dB時(shí)，歸一化功率幾乎不變。

更改路面的散射截面積為0.25m²，保持發(fā)射功率為3dBW可得兩路信號(hào)積累后的頻域如圖16、17所示，可得其歸一化功率為：

（18）

對(duì)比（17）、（18）式可得，在散射截面積相差2倍的情況下，歸一化功率相差

（19）

由（19）式可得，歸一化功率與目標(biāo)反射面積RCS呈正比，能夠有效地反映目標(biāo)散射特性的相對(duì)變化。

可見(jiàn)，通過(guò)本發(fā)明所述路面散射特性測(cè)量方法及雷達(dá)裝置，功率漂移將不會(huì)對(duì)目標(biāo)RCS測(cè)量帶來(lái)影響，歸一化功率能夠反映路面的散射特性的相對(duì)變化，且通過(guò)周期間的積累能夠有效的提高目標(biāo)散射特性的測(cè)量精度。

前文所述的為本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實(shí)施方式為前提，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式都可以任意疊加組合使用，所述實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗(yàn)證過(guò)程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本發(fā)明的說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。