数字信号处理方法、调频连续波信号处理方法及装置与流程

数字信号处理方法、调频连续波信号处理方法及装置
1.本技术要求于2022年3月3日提交中国专利局、申请号为202210219018.5、发明名称为“一种加窗的方法”的中国专利申请的优先权，其内容应理解为通过引用的方式并入本技术中。
技术领域
2.本公开实施例涉及但不限于信号处理技术领域，尤其涉及一种数字信号处理方法、调频连续波信号处理方法及装置。


背景技术：

3.快速傅立叶变换(fast fourier transform，fft)是离散傅立叶变换(discrete fourier transform，dft)的一种快速高效的实现方式，能够实现2的幂次方个采样点的变换。fft具有计算量小、易于硬件实现的优点，在信息处理技术领域得到了广泛应用，也是频谱分析的最重要的技术手段之一。
4.但是，由于fft处理的采样信号是有限长的数据段，有限的数据长度可能导致采样周期的截断，从而导致变换后的频谱中出现了信号本身没有的频率分量，即出现了频谱泄漏。
5.在数字信号处理中，可以对采样后的数据进行加窗处理，即将采样后的数据乘以一个窗函数，如矩形(rectangle)窗、汉宁(hanning)窗、汉明(hamming)窗、布莱克曼(blackman)窗等。对加窗后的数据进行fft运算可降低频谱泄漏的影响，但性能还有待进一步提高。


技术实现要素：

6.本公开实施例一种数字信号处理方法，可包括：
7.获取频域上多个频点对应的数字信号；
8.确定所述多个频点中的每一频点对应的窗参数值，每一频点对应的窗参数值使得该频点对应的数字信号基于所述窗参数值进行加窗处理后的能量最小，且所述窗参数值对应的时域窗函数为非负值；
9.根据所述多个频点对应的窗参数值对所述多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理。例如，针对任一频点，根据该频点对应的窗参数值对该频点对应的数字信号进行加窗处理，以实现对各个频点的数字信号进行动态加窗操作，进而达到有效抑制已经进行的离散频谱分析(如fft等)导致的频谱泄露等问题。
10.在一些可选的实施例中，所述窗参数可包括多个，多个所述窗参数对应的时域窗函数在窗口两端等于0，即针对各频点的加窗操作的因数(即窗参数)可以是一个、两个或多个，具体可依据实际需求而选择。
11.在一些可选的实施例中，所述窗参数可包括第一窗参数和第二窗参数，该第二窗参数可依据得到的第一窗参数而确定；根据所述多个频点对应的窗参数值对所述多个频点
对应的数字信号分别进行加窗处理，可包括：
12.对以频点k为中心的多个连续频点的数字信号进行卷积运算，得到加窗处理后的频点k对应的数字信号，卷积运算中所述多个连续频点的数字信号的权重根据频点k对应的第一窗参数值确定，k＝0,1,
…
,n-1，n为频点数。
13.在一些可选的实施例中，所述多个连续频点包括频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+1以及频点k+2；
14.频点k对应的第一窗参数α
1k
的值通过下式得到：
[0015][0016]
其中，β
1k
为判断参数，β
1k
根据频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+1以及频点k+2对应的数字信号确定。
[0017]
在一些可选的实施例中，β
1k
通过下式得到：
[0018][0019]
其中，real表示求复数的实部，x(k)、x(k-1)、x(k+1)、x(k-2)和x(k+2)分别为频点k、频点k-1、频点k+1、频点k-2以及频点k+2对应的数字信号。
[0020]
在一些可选的实施例中，加窗处理后的频点k对应的数字信号xw(k)为：
[0021][0022][0023]
其中，real表示求复数的实部，x(k)、x(k-1)、x(k+1)、x(k-2)和x(k+2)分别为频点k、频点k-1、频点k+1、频点k-2以及频点k+2对应的数字信号。
[0024]
本技术实施例还提供了一种数字信号处理方法，可包括：
[0025]
获取频域上多个频点对应的数字信号，该数字信号可以是雷达信号处理过程中的fft处理结果数据，例如距离维fft结果数据、速度维fft结果数据和/或角度维fft结果数据等；
[0026]
针对任一当前频点，基于以该频点为中心连续分布的多个频点的数字信号对该频点进行动态加窗处理。
[0027]
在一些可选的实施例中，所述针对任一当前频点，基于以该频点为中心连续分布的多个频点对应的数字信号对该频点进行动态加窗处理；包括：
[0028]
针对任一当前频点，基于以该频点为中心连续分布的多个频点的数字信号的实部值获取判断参数；
[0029]
基于所述判断参数与预设阈值之间的比较结果，选取所述以该频点为中心连续分布的多个频点对应的数字信号和所述判断参数中的至少部分来获取该当前频点加窗后的数字信号。
[0030]
在一些可选的实施例中，基于以该频点为中心连续分布的五个频点的数字信号的实部值获取判断参数，所述判断参数β
1k
通过下式得到：
[0031][0032]
其中，real表示求复数的实部，所述以该频点为中心连续分布的五个频点分别依次为频点k-2、频点k-1、当前频点k、频点k+1以及频点k+2，频点k-2对应的数字信号为x(k-2)，频点k-1对应的数字信号为x(k-1)，频点k对应的数字信号为x(k)，频点k+1对应的数字信号为x(k+1)，频点k+2对应的数字信号为x(k+2)。
[0033]
在一些可选的实施例中，选取所述以该频点为中心连续分布的五个频点对应的数字信号和所述判断参数中的至少部分来获取该当前频点加窗后的数字信号；所述预设阈值为0和4/3；当前频点k加窗后的数字信号xw(k)的表达式为：
[0034][0035]
其中，β
1k
为判断参数，所述以该频点为中心连续分布的五个频点分别依次为频点k-2、频点k-1、当前频点k、频点k+1以及频点k+2，频点k-2对应的数字信号为x(k-2)，频点k-1对应的数字信号为x(k-1)，频点k对应的数字信号为x(k)，频点k+1对应的数字信号为x(k+1)，频点k+2对应的数字信号为x(k+2)。
[0036]
本技术实施例还提供了一种调频连续波信号处理方法，可包括：
[0037]
对调频连续波的发射信号和回波信号混频后的信号进行采样，得到包括多个chirp的数字信号集；
[0038]
按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理。
[0039]
在一些可选的实施例中，所述按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理，包括以下至少之一：
[0040]
对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号进行加窗处理；
[0041]
对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号，按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述速度维数字信号进行加窗处理；
[0042]
对角度维数据进行fft，得到频域上多个频点对应的角度维数字信号，按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述角度维数字信号进行加窗处理。
[0043]
在一些可选的实施例中，所述按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理，包括以下之一：
[0044]
对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号进行加窗处理；对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号，按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述速度维数字信号进行加窗处理；
[0045]
对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号；按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号进行加窗处理；按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述速度维数字信号进行加窗处理；
[0046]
对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号；按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述速度维数字信号进行加窗处理；按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号进行加窗处理。
[0047]
本技术实施例还提供了一种调频连续波信号处理装置，可包括：采样电路和基带信号处理电路，其中：
[0048]
所述采样电路，设置为对调频连续波的发射信号和回波信号混频后的信号进行采样，得到包括多个chirp的数字信号集；
[0049]
所述基带信号处理电路，设置为对所述包括多个chirp的数字信号集进行基带处理，所述基带处理包括：按照如上述任一所述的调频连续波信号处理方法对所述数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理。
[0050]
在一些可选的实施例中，所述基带信号处理电路包括：fft单元以及加窗处理单元，其中：
[0051]
所述fft单元，设置为对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号；对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号；
[0052]
所述加窗处理单元，设置为按照如上述任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号和/或所述速度维数字信号进行加窗处理。
[0053]
本技术实施例还提供了一种数字信号处理装置，可包括傅里叶变换模块、窗参数确定模块和加窗处理模块，其中：
[0054]
所述傅里叶变换模块，设置为对数字信号进行离散傅里叶变换，得到频域上多个频点对应的数字信号；
[0055]
所述窗参数确定模块，设置为确定所述多个频点中的每一频点对应的窗参数值，每一频点对应的窗参数值使得该频点对应的数字信号基于所述窗参数值进行加窗处理后的能量最小，且所述窗参数值对应的时域窗函数为非负值；
[0056]
所述加窗处理模块，设置为根据所述多个频点对应的窗参数值对所述多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理。
[0057]
在一些可选的实施例中，所述窗参数包括多个，多个所述窗参数对应的时域窗函数在窗口两端等于0。
[0058]
在一些可选的实施例中，所述窗参数包括第一窗参数和第二窗参数，所述加窗处理模块设置为：
[0059]
对以频点k为中心的多个连续频点的数字信号进行卷积运算，得到加窗处理后的频点k对应的数字信号，卷积运算中所述多个连续频点的数字信号的权重根据频点k对应的第一窗参数值确定，k＝0,1,
…
,n-1，n为频点数。
[0060]
在一些可选的实施例中，所述多个连续频点包括频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+
1以及频点k+2；
[0061]
所述窗参数确定模块确定的频点k对应的第一窗参数α
1k
的值通过下式得到：
[0062][0063]
其中，β
1k
根据频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+1以及频点k+2对应的数字信号确定。
[0064]
在一些可选的实施例中，所述窗参数确定模块通过下式得到β
1k
：
[0065][0066]
所述加窗处理模块通过下式得到加窗处理后的频点k对应的数字信号xw(k)：
[0067][0068]
其中，real表示求复数的实部，x(k)、x(k-1)、x(k+1)、x(k-2)和x(k+2)分别为频点k、频点k-1、频点k+1、频点k-2以及频点k+2对应的数字信号。
[0069]
本技术实施例还提供了一种数字信号处理装置，可包括存储器和处理器；
[0070]
其中，所述存储器，用于存储程序指令；
[0071]
所述处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现如上述任一所述的数字信号处理方法。
[0072]
本公开实施例的数字信号处理方法、调频连续波信号处理方法及装置，通过确定与多个频点中的每一频点一一对应的窗参数值，并使用多个频点对应的窗参数值对多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理，可在达到加窗旁瓣抑制效果的同时，还能使得距离较远的弱目标被检测出来，同时还能将相距较近的目标予以区分出来。
[0073]
本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
[0074]
附图用来提供对本公开技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。
[0075]
图1为一种采用锯齿波调制的fmcw发射信号和回波信号示意图；
[0076]
图2为一种fmcw雷达信号二维fft处理流程示意图；
[0077]
图3a为一种仿真场景中矩形窗和汉宁窗的加窗效果示意图；
[0078]
图3b为图3a中a区域的放大图；
[0079]
图4为采用多次加窗然后逐点取小的效果示意图；
[0080]
图5为本公开示例性实施例一种数字信号处理方法的流程示意图；
[0081]
图6a为本公开示例性实施例一种调频连续波信号处理方法的流程示意图；
[0082]
图6b至图6g为本公开实施例的六种调频连续波信号处理方法流程示意图；
[0083]
图7a为使用矩形窗、切比雪夫80db窗以及本公开所提出的动态加窗方法对距离维的频谱加窗对比效果示意图；
[0084]
图7b为图7a中b区域的放大图；
[0085]
图8为本公开实施例的一种调频连续波信号处理装置的结构示意图；
[0086]
图9为本公开实施例的一种数字信号处理装置的结构示意图；
[0087]
图10为本公开实施例的另一种数字信号处理装置的结构示意图。
具体实施方式
[0088]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本公开的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0089]
除非另外定义，本公开实施例公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0090]
离散傅立叶变换(dft)是信号频谱分析的有效工具，快速傅立叶变换(fft)是dft的快速计算方式，在调频连续波(frequency modulated continuous wave，fmcw)信号处理过程中，可以用于估计目标的距离和速度信息。dft有一个先验条件：变换的时域序列为离散周期序列的主值序列。当这一先验条件不满足时就会出现频谱泄露。频谱泄露不仅会使得目标频点峰值处的能量降低，还会在以目标频点为中心的频带范围内出现较高的泄露能量，从而使得较小的目标有可能被掩盖。
[0091]
要解决频谱泄露的问题，需要对时域信号进行周期截断，但实际情况下很难做到。为了减少频谱泄露的影响，常用的方法是加窗。加窗指的是用一个窗函数乘以截断后的信号，尽量确保截断后的信号满足dft变换的周期性要求。加窗后的信号频谱能量更加集中，因此，加窗减少了频谱泄露。
[0092]
图1为一种采用锯齿波调制的fmcw发射信号和回波信号示意图，如图1所示，通常一个锯齿被称为一个啁啾(chirp)。发射信号和回波信号混频后的信号经过离散采样后的时域表达式可以表示为：
[0093][0094]
各参数的含义参见表1。
[0095]
变量名解释变量名解释r目标的法向距离f
rd
目标的多普勒频率fb目标的距离频率tdchirp时长ts采样时间lchirp序号，也称为脉冲序号
nchirp内的采样点fc发射信号中心频率c光速
ꢀꢀ
[0096]
表1
[0097]
如图2所示，在对fmcw雷达信号进行二维fft处理的过程中，我们会首先沿着chirp内的采样进行加窗，称为距离维加窗(window within chirp)，然后对chirp内部的数据进行fft以得到距离-脉冲二维数据谱，称为距离维fft(range-fft)，输出结果以连续行的形式存储在矩阵中。紧接着会在chirps串序列之间进行加窗，称为速度维加窗(window over chirp)，再对chirps串序列进行fft，称为多普勒fft(doppler-fft)或速度维fft，这样就可以得到距离-多普勒的二维频谱，即距离多普勒谱。
[0098]
距离维和速度维的加窗过程是类似的，下面以距离维加窗为例说明加窗处理的实现过程。
[0099]
第l个chirp的信号为x(n)＝cos(2π
·
(fb·
ts·
n))，其加窗过程是这样的：
[0100]
xw(n)＝x(n)
·
wn；
[0101]
其中，xw(n)是原始信号序列加窗后的时域表达式，wn是窗函数，一般常用的窗包括矩形、汉宁窗、汉明窗、切比雪夫窗等。
[0102]
时域加窗后再进行快速傅里叶变换，即可得到距离域频谱。即：
[0103][0104]
其中，x(k)代表的是原始信号序列做完fft后的频域表达式，wn为旋转因子，n为采样点数，本公开实施例中，n同时也可以是频点数，即，k＝0,1,
…
,n-1。
[0105]
窗函数的频谱是一个连续的频谱，有一个主瓣和若干旁瓣。主瓣是时域信号频率成分的中央部分，主瓣宽度直接决定了雷达系统对目标的分辨能力。旁瓣的高度显示了窗函数对于主瓣周围频率的影响，对强正弦信号的旁瓣响应可能会超过对较近的弱正弦信号的主瓣响应。一般而言，旁瓣越低，频谱泄露越小，但低旁瓣同时会增加主瓣宽度，主瓣宽度越宽，雷达系统对目标的分辨能力越差。因此，上述加窗技术需要在频谱宽度和旁瓣抑制之间进行权衡。
[0106]
图3a为一种仿真场景中矩形窗和汉宁窗的加窗效果示意图，图3b为图3a中a区域的放大图。如图3a和图3b所示，在该仿真场景中，存在f1、f2和f3三个单频信号，其中两个频率分量f1和f2比较接近，两者具有较高的信噪比(signalto noise ratio，snr)，另外一个频率分量f3的snr较低。如果想分开这两个较强的频率分量f1和f2，可以使用矩形窗。但是此时，这两个频率分量f1和f2的频谱泄露比较严重，较弱的频率分量f3快被淹没而难以检测出来。如果想抑制f1和f2这两个频率分量的频谱泄露，那么，汉宁窗是更好的选择。这时候，汉宁窗可以把f1和f2这两个频率分量的频谱泄露抑制到一定水平，使得较弱的目标f3可以被检测出来，但是此时，主瓣宽度变宽，使得f1和f2这两个靠的很近的目标很难被区分开。
[0107]
如何在保持较窄的频谱主瓣宽度的情况下，使得旁瓣或者频谱泄露尽可能降低是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
[0108]
一种实施方法是采用2到4次加窗，然后逐点取小。图4为一种采用多次加窗然后逐点取小的效果示意图，如图4所示，为了得到最终的频谱，依次对时域信号加矩形窗、汉宁
窗、汉明窗和切比雪夫80db窗，然后逐点取小。如图4所示，该方法虽然可以保持较窄的主瓣宽度且在远离目标频带的位置使得旁瓣达到期望的水平。但是该方法存在如下问题：
[0109]
1)主瓣附近频谱形状不规则，导致虚警产生；
[0110]
2)主瓣附近的旁瓣较高，导致旁瓣附近的弱目标可能会被淹没；
[0111]
3)同一条原始数据需要多次加窗并保存每次加窗结果，然后再比较得到最终加窗结果，计算量大，且对内存的资源消耗太多。
[0112]
如图5所示，本公开实施例提供了一种数字信号处理方法，包括：
[0113]
步骤501、获取频域上多个频点对应的数字信号；
[0114]
步骤502、确定多个频点中的每一频点对应的窗参数值，每一频点对应的窗参数值使得该频点对应的数字信号基于该窗参数值进行加窗处理后的能量最小，且窗参数值对应的时域窗函数为非负值；
[0115]
步骤503、根据多个频点对应的窗参数值对多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理。
[0116]
本公开实施例的数字信号处理方法，通过确定与多个频点中的每一频点一一对应的窗参数值，并使用多个频点对应的窗参数值对多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理，可在达到加窗旁瓣抑制效果的同时，还能使得距离较远的弱目标被检测出来，同时还能将相距较近的目标予以区分出来。
[0117]
在一些示例性实施方式中，在步骤501中，可以通过dft如fft，对时域数字信号进行变换，得到频域上多个频点对应的数字信号，然而，本公开实施例对此并不限制。
[0118]
dft在时域和频域上都呈现离散的形式，它将时域信号的采样变换为在离散时间傅里叶变换(dtft)频域的采样。在形式上，变换两端(时域和频域上)的序列是有限长的，而实际上这两组序列都应当被认为是离散周期信号的主值序列。即使对有限长的离散信号作dft，也应当将其看作经过周期延拓成为周期信号再作变换。在实际应用中通常采用fft以高效计算dft。
[0119]
在一些示例性实施方式中，在步骤502中，窗参数包括多个，多个窗参数对应的时域窗函数在窗口两端等于0。
[0120]
在一些示例性实施方式中，窗参数包括第一窗参数α
1k
和第二窗参数α
2k
。
[0121]
在一些示例性实施方式中，在步骤503中，根据多个频点对应的窗参数值对多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理，包括：
[0122]
对以频点k为中心的多个连续频点的数字信号进行卷积运算，得到加窗处理后的频点k对应的数字信号，卷积运算中所述多个连续频点的数字信号的权重根据频点k对应的第一窗参数α
1k
的值确定，k＝0,1,
…
,n-1，n为频点数。
[0123]
在一些示例性实施方式中，多个连续频点包括频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+1以及频点k+2，在步骤502中，频点k对应的第一窗参数α
1k
的值，通过下式得到：
[0124]
[0125]
其中，β
1k
根据频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+1以及频点k+2对应的数字信号确定。
[0126]
在一些示例性实施方式中，β
1k
的值通过下式得到：
[0127][0128]
其中，real表示求复数的实部，x(k)、x(k-1)、x(k+1)、x(k-2)和x(k+2)分别为频点k、频点k-1、频点k+1、频点k-2以及频点k+2对应的数字信号。
[0129]
在一些示例性实施方式中，在步骤503中，加窗处理后的频点k对应的数字信号xw(k)为：
[0130][0131]
在一些示例性实施方式中，本公开实施例的数字信号处理方法，针对频域上多个频点的数字信号分别进行加窗，其窗函数wn在时域上，具有如下形式：
[0132][0133]
其中，α1为第一窗参数，α2为第二窗参数。
[0134]
因时域相乘等效于频域的圆周卷积，该加窗过程可以在频域通过数字信号的频谱与窗函数wn的频谱进行卷积来实现。选取频点k、频点k-1、频点k+1、频点k-2与频点k+2进行五点卷积，则加窗后的数字信号xw(k)通过下式得到：
[0135][0136]
本公开实施例的数字信号处理方法对于每个频点k，所加的窗函数是动态变化的。即每个频点
[0137][0138]
由于n确定后，wk中变化的参数有第一窗参数α
1k
和第二窗参数α
2k
，因此对于每一个频点k，只需要求出第一窗参数α
1k
和第二窗参数α
2k
，即可得到该频点对应的窗函数。
[0139]
对于每一个频点k，第一窗参数α
1k
和第二窗参数α
2k
的获得利用下面的优化问题来解决。
[0140][0141]
上述优化问题，可以表述为：对于每一个频点k，加窗后该频点k的数字信号的能量最小，同时该频点k的时域窗函数为非负值，且该频点k的时域窗函数在窗口两端等于0。
[0142]
经过一系列数学推导后，上述优化问题可以变成只包含第一窗参数α
1k
的优化问题，即第二窗参数α
2k
可依据得到的第一窗参数α
1k
确定。通过对上述目标函数求偏导，我们可以得到第一窗参数α
1k
的显性表达式为：
[0143][0144]
其中，real表示求复数的实部。
[0145]
这样，对于每一个频点求出上述参数后，只需要将其与0和4/3进行比较，就可以得到最终的第一窗参数值。即：
[0146]
令则：
[0147][0148]
因此，对于每个频点最终加窗之后的输出可以用下述表达式给出：
[0149][0150]
综上可知，在本公开实施例提出的加窗方法实现了动态加窗(dynamic windowing，dw)方法。
[0151]
本技术实施例还提供了一种数字信号处理方法，可应用在诸如各种离散化频谱分析结果数据上，以抑制上述离散化频谱分析时所造成的诸如频谱泄露等问题，例如针对距离维fft结果数据、速度维fft结果数据和/或角度维fft结果数据等，具体的：
[0152]
首先，可通过上述的离散化频谱分析处理后获取在频域上的多个频点对应的数字信号。
[0153]
然后，针对任一当前频点，基于以该当前频点为中心连续分布的多个频点(例如3个、5个或者7个等，同时也可选择偶数个，例如4个、6个、8个等，但此时当前频点是两个位于中心位置之一的频点，具体的可依据实际的需求而设定)的数字信号对该频点进行动态加窗处理，进而实现对各个频点对应数字信号的动态加窗处理的目的，使得各个频点对应数字信号的加窗处理都能与该当前频点的数字信号及其临近分布的频点对应数字信号的值相适宜，以最大程度的抑制上述频谱分析等操作所带来的频谱泄露等问题。
[0154]
其中，若是当前频点位于频域的两端部，还可通过外插或者拟合等方式，进行频点及对应数字信号的拓展，以利用拓展得到的虚设(dummy)频点及对应的dummy数字信号，使得位于端部的频点也可采用上述同样的方式进行动态加窗。
[0155]
在一些可选的实施例中，针对任一当前频点，基于以该频点为中心连续分布的多个频点的数字信号的实部值获取判断参数，并可基于所述判断参数与预设阈值之间的比较结果，选取所述以该频点为中心连续分布的多个频点对应的数字信号和所述判断参数中的至少部分来获取该当前频点加窗后的数字信号。其中，上述的预设阈值可以是一个或多个数值，也可以是一个阈值范围等，具体可依据数字信号的表达式，以及对应系统参数的要求
而设定。
[0156]
下面就以当前频点为中心，连续分布的三或五个频点为例，对上述的判断参数及对应的加窗操作进行详细说明：
[0157]
以当前频点为中心连续分布的三个频点时：
[0158]
首先，针对任一当前频点k，针对该当前频点k的判断参数βk可通过下式得到：
[0159][0160]
其中，βk为第一判断参数，real表示求复数的实部，conj表示求复数的共轭，以该频点为中心在频域连续分布的三个频点分别依次为频点k-1、当前频点k以及频点k+1，频点k-1对应的数字信号为x(k-1)，频点k对应的数字信号为x(k)，频点k+1对应的数字信号为x(k+1)，k可为大于等于1的整数。
[0161]
其次，基于上述所得到判断参数βk，同时基于分析可将预设阈值设置为0和1，针对该当前频点k的加窗后的数字信号xw(k)则可通过下式得到：
[0162][0163]
其中，
[0164]
其中，βk根据频点k、频点k-1以及频点k+1对应的数字信号确定，且βk使得频点k对应的数字信号基于αk进行加窗处理后的能量最小。
[0165]
以当前频点为中心连续分布的五个频点时：
[0166]
首先，针对任一当前频点k，针对该当前频点k的判断参数β
1k
可通过下式得到：
[0167][0168]
其中，β
1k
为第二判断参数，real表示求复数的实部，以该频点为中心在频域连续分布的五个频点分别依次为频点k-2、频点k-1、当前频点k、频点k+1以及频点k+2，频点k-2对应的数字信号为x(k-2)，频点k-1对应的数字信号为x(k-1)，频点k对应的数字信号为x(k)，频点k+1对应的数字信号为x(k+1)，频点k+2对应的数字信号为x(k+2)，k可为大于等于2的整数。
[0169]
其次，基于上述所得到判断参数β
1k
，同时基于分析可将预设阈值设置为0和4/3，针对该当前频点k的加窗后的数字信号xw(k)则可通过下式得到：
[0170][0171]
其中，β
1k
为第二判断参数，所述以该频点为中心连续分布的五个频点分别依次为频点k-2、频点k-1、当前频点k、频点k+1以及频点k+2，频点k-2对应的数字信号为x(k-2)，频点k-1对应的数字信号为x(k-1)，频点k对应的数字信号为x(k)，频点k+1对应的数字信号为x(k+1)，频点k+2对应的数字信号为x(k+2)。
[0172]
本公开实施例还提供了一种调频连续波信号处理方法，如图6a所示，包括：
[0173]
步骤601、对调频连续波的发射信号和回波信号混频后的信号进行采样，得到包括多个chirp的数字信号集；
[0174]
步骤602、按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理。
[0175]
在一些示例性实施方式中，在步骤602中，按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理，包括以下至少之一：
[0176]
(1)对chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对距离维数字信号进行加窗处理；
[0177]
(2)对chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号，按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对速度维数字信号进行加窗处理；
[0178]
(3)对角度维数据进行fft，得到频域上多个频点对应的角度维数字信号，按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对角度维数字信号进行加窗处理。
[0179]
本公开实施例的调频连续波信号处理方法，先对数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的数字信号，然后再在频域上对各个频点对应的数字信号进行加窗处理，即，在fft之前，不需要对数字信号序列进行时域加窗的操作。
[0180]
本公开实施例的调频连续波信号处理方法，可以仅针对距离维数字信号、速度维数字信号或角度维数字信号中的任意一个使用如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法进行动态加窗处理(如图6b、图6c和图6d所示)，也可以针对距离维数字信号、速度维数字信号和角度维数字信号中的任意两个或三个均使用如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法进行动态加窗处理(如图6e、图6f和图6g所示)，本公开实施例对此不作限制。当仅针对距离维数字信号、速度维数字信号或角度维数字信号中的任意一个，或者针对距离维数字信号、速度维数字信号和角度维数字信号中的任意两个使用如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法进行动态加窗处理时，其余维的数字信号可以使用其他任意的加窗处理方法进行处理，本公开实施例对此不作限制。
[0181]
在一些示例性实施方式中，当针对距离维数字信号和速度维数字信号均采用如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法进行动态加窗处理时，按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理，包括以下之一：
[0182]
(i)如图6e所示，对chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对距离维数字信号进行加窗处理；对chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号，按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对速度维数字信号进行加窗处理；
[0183]
(ii)如图6f所示，对chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，对chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号；按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对距离维数字信号进行加窗处理；按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对速度维数字信号进行加
窗处理；
[0184]
(iii)如图6g所示，对chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，对chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号；按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对速度维数字信号进行加窗处理；按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对距离维数字信号进行加窗处理。
[0185]
以距离维加窗为例，本公开实施例提出的动态加窗方法在距离频域进行，其窗函数在时域上，具有如下的形式：
[0186][0187]
其中，α1为第一窗参数，α2为第二窗参数。
[0188]
因时域相乘等效于频域的圆周卷积，上述加窗过程可以在距离频域通过卷积来实现。在距离频域，选择频点k、频点k-1、频点k+1、频点k-2与频点k+2的数字信号进行卷积运算，即：
[0189][0190]
本公开实施例的调频连续波信号处理方法的重点在于，对于每个频点k，所加的窗函数是动态变化的。即对每个频点k，窗函数wk为：
[0191][0192]
由于n确定后，wk中变化的参数有α
1k
和α
2k
，因此对于每一个频点k，只需要求出参数α
1k
和α
2k
，即可得到该频点对应的窗函数。
[0193]
对于每一个频点k，α
1k
和α
2k
的获得利用下面的优化问题来解决：
[0194][0195]
上述优化问题，可以表述为：对于每一个频点k，我们希望加窗后该频点k的数字信号的能量最小，同时该频点k的时域窗函数为非负值，且该频点k的时域窗函数在窗口两端等于0。
[0196]
经过一系列数学推导后，上述优化问题可以变成只包含参数α
1k
的优化问题。通过对上述目标函数求偏导，我们可以得到参数α
1k
的显性表达式为：
[0197][0198]
其中，real表示求复数的实部。
[0199]
这样，对于每一个频点求出上述参数后，只需要将其与0和4/3进行比较，就可以得到最终的加窗参数值。即：
[0200]
令则：
[0201][0202]
因此，对于每个频点最终加窗之后的输出可以用下述表达式给出：
[0203][0204]
作为示例，本公开实施例通过一组仿真结果来说明本公开实施例的动态加窗的效果。仿真的参数配置如表2所示，仿真的目标信息如表3所示，其中，fc表示发射信号中心频率，bandwidth表示发射信号带宽，t_ramp_up表示chirp上升沿时间，tr表示chirp周期，fs表示采样率，rng_fft表示fft频点数，snr表示信噪比。
[0205]
fc(ghz)77bandwidth(mhz)200t_ramp_up(us)25tr(us)30fs(mhz)20rng_fft512
[0206]
表2
[0207]
距离(m)[31.5 50 51.5 70]速度(m/s)[0 0 0 0 0]snr(db)[36 36 36 0]
[0208]
表3
[0209]
仿真时，我们首先采集经过模数转换器(adc)转换的二维adc数据，然后按照图2所示流程进行处理。这里我们会分别使用矩形窗、切比雪夫80db窗以及本公开所提出的动态加窗方法比较距离维的频谱。结果如图7a和图7b所示，其中，图7b为图7a中b区域的放大图。
[0210]
如图7a和图7b所示，本公开实施例所提出的方法可以实现与切比雪夫80db窗类似的旁瓣抑制效果，使得较远距离的第4个弱目标f4’可以有效地被检测出来。同时，相比于切比雪夫80db窗，本公开实施例所提出的方法又可以有效地对第2个和第3个靠的很近的目标f2’和f3’实现分辨，从而达到了矩形窗的分辨效果。
[0211]
在实际应用过程中，本公开所提出的加窗方法可以用在距离维或者速度维加窗的任何一维加窗，也可以两维都用。示例性的，可以有以下几种实现处理流程。
[0212]
1)如图6b所示，adc采样结束后，先进行距离维fft处理，再沿着距离维应用本公开实施例的动态加窗方法。再在chirps之间进行速度维加窗(汉宁窗、汉明窗或其他窗)，最后进行速度维的fft处理。
[0213]
2)如图6c所示，adc采样结束后，先进行距离维加窗(汉宁窗、汉明窗或其他窗)，再
进行距离维fft处理，再沿着速度维fft处理，最后沿着速度维应用本公开实施例的动态加窗方法。
[0214]
3)如图6e所示，adc采样结束后，先进行距离维fft处理，再沿着距离维应用本公开实施例的动态加窗方法。再在chirps之间进行速度维的fft处理，最后沿着速度维应用本公开实施例的动态加窗方法。
[0215]
4)如图6f所示，adc采样结束后，先进行距离维fft处理，再在chirps之间进行速度维的fft处理，紧接着在距离维应用本公开实施例的动态加窗方法，最后沿着速度维应用本公开实施例的动态加窗方法。
[0216]
5)如图6g所示，adc采样结束后，先进行距离维fft处理，再在chirps之间进行速度维的fft处理，紧接着在速度维应用本公开实施例的动态加窗方法，最后沿着距离维应用本公开实施例的动态加窗方法。
[0217]
在实际应用过程中，按照上述处理流程1)、2)、3)、4)或5)中的任意一个可以得到距离多普勒图(range-doppler map)，如果阵列是均匀子阵划分的mimo(multiple-input multiple-output)雷达，那么测角可以使用dft来实现。这时候dft得到的频谱也可以使用本公开所提出的动态加窗方法。
[0218]
示例性的，如图6d所示，首先，对距离多普勒图进行合并(combine)处理，合并处理主要是为了将虚拟通道的二维fft数据进行合并，可以采用非相干或者相干合并；通过恒虚警检测(constant false-alarm rate，cfar)比较接收信号与检测门限的大小，以判断目标是否存在，可以选用均值类cfar、排序类cfar和自适应cfar等；接着，对天线阵列进行相位补偿(compensation)，主要是为了补偿时分mimo模式下，不同发射(tx)天线之间由于目标运动引入的额外相位；然后，基于角度(angle)维fft处理得到角度谱，处理完后对角度维数字信号应用本公开实施例所提出的动态加窗方法。
[0219]
cfar技术是指雷达系统在保持虚警概率恒定条件下对接收机输出的信号与噪声作判别以确定目标信号是否存在的技术。cfar首先对输入的噪声进行处理后确定一个门限，将此门限与输入端信号相比，如输入端信号超过了此门限，则判为有目标，否则，判为无目标。cfar方法包括：均值类cfar(通过对参考窗内采样数据取平均来估计背景功率)、排序类cfar(通过对参考窗内的数据由小到大排序选取其中第k个数值假设其为杂波背景噪声)、自适应cfar(针对不同的杂波选用不同的决策方法来进行)等。
[0220]
mimo雷达与单输入多输出雷达相比，可利用较少规模的天线阵列实现口径较大的虚拟天线阵列，从而提高雷达的角度分辨率。调频连续波雷达具有成本低、结构简单、体积小的特点，同时，能对目标的距离及速度进行精确测量，结合天线阵列的应用，可以实现对目标的角度测量。调频连续波mimo雷达综合上述两种雷达的优点，利用结构更加简单的天线阵列实现更高的雷达角度分辨率。但是，虚拟天线阵列的接收信号的相位不仅由目标的角度决定，还与目标速度有关，如果不对该相位项进行补偿，将会导致目标角度计算错误。因此，通过补偿，在不降低雷达角度分辨率的情况下实现对运动目标的相位修正。
[0221]
本技术实施例还提供了一种雷达信号处理的方法，可应用于对回波信号进行混频及模数转换后得到中频信号的离散数据的处理上，即通过对该离散数据进行距离维fft处理得到包含有目标距离的距离-啁啾(即脉冲)数据谱后，再对该距离-啁啾数据谱沿距离维方向对该数据谱中各个数字数据进行动态加窗，以抑制前面所进行的距离维fft处理所导
致的频谱泄露；由于各个数字数据的动态加窗参数，是基于该数字数据以及相邻的预设数量(如2、3、4、5个等)数字数据获取的，即针对任一待加窗数据，沿上述的距离维方向，基于该待加窗数据及其临近位置的数据来确定该待加窗数据的动态加窗参数，进而可使得各个数字数据的加窗操作都更能与其数据相适应，且在确定了动态加窗参数之后，只要在对应的fft操作之后进行一次加窗操作，无需再对该fft之前或之后进行其他加窗处理，不仅更加灵活，且使得各目标参数的加窗效果都能达到最佳，更加有效的抑制对应的fft处理所带来的频谱泄露。
[0222]
具体的，上述基于距离维fft结果进行的动态加窗操作，同样也适用于速度维fft结果和角度维fft结果，具体的实现内容可参阅本技术实施例中针对数字信号处理方法的相关描述，在此便不予赘述。其中，针对距离维的动态加窗操作可以在距离维fft之后，在cfar(恒虚警处理)之前进行均可，而针对速度维的动态加窗操作则可在速度维fft处理之后，及cfar之前进行均可；同时，若在速度维fft处理之后，针对距离-速度二维数据谱进行上述的距离维的动态加窗操作和速度维的动态加窗操作时，该两个加窗操作可依次也可同时进行，且先后的次序不影响最终的处理结果。同时，角度维的动态加窗操作在角度维fft之后，且在最终结果输出之前均可进行。
[0223]
如图8所示，本公开实施例还提供了一种调频连续波信号处理装置，包括：采样电路801和基带信号处理电路802，其中：
[0224]
采样电路801，设置为对调频连续波的发射信号和回波信号混频后的信号进行采样，得到包括多个chirp的数字信号集；
[0225]
基带信号处理电路802，设置为对包括多个chirp的数字信号集进行基带处理，基带处理包括：按照如本公开任一实施例所述的调频连续波信号处理方法对数字信号集中的数字信号序列进行处理。
[0226]
在一些示例性实施方式中，基带信号处理电路802可以包括：fft单元8021以及加窗处理单元8022，其中：
[0227]
fft单元8021，设置为对chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号；对chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号；
[0228]
加窗处理单元8022，设置为按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对距离维数字信号和/或所述速度维数字信号进行处理。
[0229]
在一些示例性实施方式中，基带信号处理电路802还可以包括：合并单元(图中未示出)、cfar单元(图中未示出)和补偿单元(图中未示出)，其中：
[0230]
合并单元，设置为对距离多普勒图进行合并处理；
[0231]
cfar单元，设置为在保持虚警概率恒定条件下对接收机输出的信号与噪声作判别以确定目标信号是否存在；
[0232]
补偿单元，设置为对天线阵列进行相位补偿；
[0233]
fft单元8021，还设置为对角度维数据进行fft，得到频域上多个频点对应的角度维数字信号；
[0234]
加窗处理单元8022，还设置为按照如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法对角度维数字信号进行处理。
[0235]
在一些示例性实施方式中，合并单元可以对距离多普勒图进行非相干或者相干合并处理。
[0236]
在一些示例性实施方式中，cfar单元可以选用均值类cfar、排序类cfar和自适应cfar检测技术，本公开实施例对此不作限制。
[0237]
如图9所示，本公开实施例还提供了一种数字信号处理装置，包括傅里叶变换模块901、窗参数确定模块902和加窗处理模块903，其中：
[0238]
傅里叶变换模块901，设置为对数字信号进行离散傅里叶变换，得到频域上多个频点对应的数字信号；
[0239]
窗参数确定模块902，设置为确定多个频点中的每一频点对应的窗参数值，每一频点对应的窗参数值使得该频点对应的数字信号基于该窗参数值进行加窗处理后的能量最小，且窗参数值对应的时域窗函数为非负值；
[0240]
加窗处理模块903，设置为根据多个频点对应的窗参数值对多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理。
[0241]
在一些示例性实施方式中，窗参数包括第一窗参数α
1k
和第二窗参数α
2k
，加窗处理模块903，具体设置为：
[0242]
对以频点k为中心的多个连续频点的数字信号进行卷积运算，得到加窗处理后的频点k对应的数字信号，卷积运算中所述多个连续频点的数字信号的权重根据频点k对应的第一窗参数α
1k
的值确定，k＝0,1,
…
,n-1，n为频点数。
[0243]
在一些示例性实施方式中，多个连续频点包括频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+1以及频点k+2；
[0244]
窗参数确定模块902确定的频点k对应的窗参数α
1k
通过下式得到：
[0245][0246]
其中，β
1k
根据频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+1以及频点k+2对应的数字信号确定。
[0247]
在一些示例性实施方式中，窗参数确定模块902通过下式得到β
1k
：
[0248][0249]
加窗处理模块903通过下式得到加窗处理后的频点k对应的数字信号xw(k)：
[0250][0251]
其中，real表示求复数的实部，x(k)、x(k-1)、x(k+1)、x(k-2)和x(k+2)分别为频点k、频点k-1、频点k+1、频点k-2以及频点k+2对应的数字信号。
[0252]
如图10所示，本公开实施例还提供了一种数字信号处理装置，包括存储器1020和
处理器1010；
[0253]
其中，存储器1020，用于存储程序指令；
[0254]
处理器1010，用于调用所述存储器1020中存储的所述程序指令以实现如本公开任一实施例所述的数字信号处理方法。
[0255]
在一个示例中，数字信号处理装置可包括：处理器1010、存储器1020、总线系统1030和收发器1040，其中，处理器1010、存储器1020和收发器1040通过总线系统1030相连，存储器1020用于存储指令，处理器1010用于执行存储器1020存储的指令，以控制收发器1040收发信号。具体地，收发器1040可在处理器1010的控制下获取频域上多个频点对应的数字信号；处理器1010确定多个频点中的每一频点对应的窗参数值，每一频点对应的窗参数值使得该频点对应的数字信号基于该窗参数值进行加窗处理后的能量最小，且窗参数值对应的时域窗函数为非负值；根据所述多个频点对应的窗参数值对所述多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理。
[0256]
应理解，处理器1010可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，处理器1010还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(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。
[0257]
存储器1020可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器1010提供指令和数据。存储器1020的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器1020还可以存储设备类型的信息。
[0258]
总线系统1030除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图10中将各种总线都标为总线系统1030。
[0259]
在实现过程中，处理设备所执行的处理可以通过处理器1010中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。即本公开实施例的方法步骤可以体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等存储介质中。该存储介质位于存储器1020，处理器1010读取存储器1020中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
[0260]
虽然本公开所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本公开的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

技术特征：
1.一种数字信号处理方法，其特征在于，包括：获取频域上多个频点对应的数字信号；确定所述多个频点中的每一频点对应的窗参数值，每一频点对应的窗参数值使得该频点对应的数字信号基于所述窗参数值进行加窗处理后的能量最小，且所述窗参数值对应的时域窗函数为非负值；根据所述多个频点对应的窗参数值对所述多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理。2.根据权利要求1所述的数字信号处理方法，其特征在于，所述窗参数包括多个，多个所述窗参数对应的时域窗函数在窗口两端等于0。3.根据权利要求1所述的数字信号处理方法，其特征在于，所述窗参数包括第一窗参数和第二窗参数，根据所述多个频点对应的窗参数值对所述多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理，包括：对以频点k为中心的多个连续分布的频点的数字信号进行卷积运算，得到加窗处理后的频点k对应的数字信号，卷积运算中所述多个连续频点的数字信号的权重根据频点k对应的第一窗参数值确定，k＝0,1,
…
,n-1，n为频点数。4.根据权利要求3所述的数字信号处理方法，其特征在于，所述多个连续频点包括频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+1以及频点k+2；频点k对应的第一窗参数α
1k
的值通过下式得到：其中，β
1k
为判断参数，β
1k
根据频点k-2、频点k-1、频点k、频点k+1以及频点k+2对应的数字信号确定。5.根据权利要求4所述的数字信号处理方法，其特征在于，β
1k
通过下式得到：其中，real表示求复数的实部，x(k)、x(k-1)、x(k+1)、x(k-2)和x(k+2)分别为频点k、频点k-1、频点k+1、频点k-2以及频点k+2对应的数字信号。6.根据权利要求1所述的数字信号处理方法，其特征在于，加窗处理后的频点k对应的数字信号x
w
(k)为：(k)为：其中，real表示求复数的实部，x(k)、x(k-1)、x(k+1)、x(k-2)和x(k+2)分别为频点k、频
点k-1、频点k+1、频点k-2以及频点k+2对应的数字信号。7.一种数字信号处理方法，其特征在于，包括：获取频域上多个频点对应的数字信号；针对任一当前频点，基于以该频点为中心连续分布的多个频点的数字信号对该频点进行动态加窗处理。8.根据权利要求7所述的数字信号处理方法，其特征在于，所述针对任一当前频点，基于以该当前频点为中心连续分布的多个频点对应的数字信号对该频点进行动态加窗处理；包括：针对任一当前频点，基于所述以该当前频点为中心连续分布的多个频点的数字信号的实部值获取判断参数；基于所述判断参数与预设阈值之间的比较结果，选取所述以该当前频点为中心连续分布的多个频点对应的数字信号和所述判断参数中的至少部分来获取该当前频点加窗后的数字信号。9.根据权利要求8所述的数字信号处理方法，其特征在于，针对任一当前频点，基于所述以该当前频点为中心连续分布的五个频点的数字信号的实部值获取判断参数，所述判断参数β
1k
通过下式得到：其中，real表示求复数的实部，所述以该频点为中心连续分布的五个频点分别依次为频点k-2、频点k-1、当前频点k、频点k+1以及频点k+2，频点k-2对应的数字信号为x(k-2)、频点k-1对应的数字信号为x(k-1)、频点k对应的数字信号为x(k)、频点k+1对应的数字信号为x(k+1)和频点k+2对应的数字信号为x(k+2)。10.根据权利要求8所述的数字信号处理方法，其特征在于，选取所述以该当前频点为中心连续分布的五个频点对应的数字信号和所述判断参数中的至少部分来获取该当前频点加窗后的数字信号；所述预设阈值为0和4/3；当前频点k加窗后的数字信号x
w
(k)的表达式为：其中，β
1k
为判断参数，所述以该频点为中心连续分布的五个频点分别依次为频点k-2、频点k-1、当前频点k、频点k+1以及频点k+2，频点k-2对应的数字信号为x(k-2)，频点k-1对应的数字信号为x(k-1)，频点k对应的数字信号为x(k)，频点k+1对应的数字信号为x(k+1)，频点k+2对应的数字信号为x(k+2)。11.一种调频连续波信号处理方法，其特征在于，包括：对调频连续波的发射信号和回波信号混频后的信号进行采样，得到包括多个chirp的数字信号集；按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述数字信号集中的数字信
号序列进行加窗处理。12.根据权利要求11所述的调频连续波信号处理方法，其特征在于，所述按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理，包括以下至少之一：对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号进行加窗处理；对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号，按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述速度维数字信号进行加窗处理；对角度维数据进行fft，得到频域上多个频点对应的角度维数字信号，按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述角度维数字信号进行加窗处理。13.根据权利要求11所述的调频连续波信号处理方法，其特征在于，所述按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理，包括以下之一：对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号进行加窗处理；对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号，按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述速度维数字信号进行加窗处理；对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号；按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号进行加窗处理；按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述速度维数字信号进行加窗处理；对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号，对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号；按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述速度维数字信号进行加窗处理；按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号进行加窗处理。14.一种调频连续波信号处理装置，其特征在于，包括：采样电路和基带信号处理电路，其中：所述采样电路，设置为对调频连续波的发射信号和回波信号混频后的信号进行采样，得到包括多个chirp的数字信号集；所述基带信号处理电路，设置为对所述包括多个chirp的数字信号集进行基带处理，所述基带处理包括：按照如权利要求11至13中任一所述的调频连续波信号处理方法对所述数字信号集中的数字信号序列进行加窗处理。15.根据权利要求14所述的调频连续波信号处理装置，其特征在于，所述基带信号处理电路包括：fft单元以及加窗处理单元，其中：
所述fft单元，设置为对所述chirp内部的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的距离维数字信号；对所述chirp之间的数字信号序列进行fft，得到频域上多个频点对应的速度维数字信号；所述加窗处理单元，设置为按照如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法对所述距离维数字信号和/或所述速度维数字信号进行加窗处理。16.一种数字信号处理装置，其特征在于，包括傅里叶变换模块、窗参数确定模块和加窗处理模块，其中：所述傅里叶变换模块，设置为对数字信号进行离散傅里叶变换，得到频域上多个频点对应的数字信号；所述窗参数确定模块，设置为确定所述多个频点中的每一频点对应的窗参数值，每一频点对应的窗参数值使得该频点对应的数字信号基于所述窗参数值进行加窗处理后的能量最小，且所述窗参数值对应的时域窗函数为非负值；所述加窗处理模块，设置为根据所述多个频点对应的窗参数值对所述多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理。17.一种数字信号处理装置，其特征在于，包括存储器和处理器；其中，所述存储器，用于存储程序指令；所述处理器，用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现如权利要求1至10中任一所述的数字信号处理方法。

技术总结
一种数字信号处理方法、调频连续波信号处理方法及装置，数字信号处理方法包括：获取频域上多个频点对应的数字信号；确定所述多个频点中的每一频点对应的窗参数值，每一频点对应的窗参数值使得该频点对应的数字信号基于所述窗参数值进行加窗处理后的能量最小，且所述窗参数值对应的时域窗函数为非负值；根据所述多个频点对应的窗参数值对所述多个频点对应的数字信号分别进行加窗处理。本公开实施例可在达到加窗旁瓣抑制效果的同时，还能使得距离较远的弱目标被检测出来，同时还能将相距较近的目标予以区分出来。的目标予以区分出来。的目标予以区分出来。


技术研发人员：赵启勇 陈嘉澍 朱砚 张小龙
受保护的技术使用者：加特兰微电子科技（上海）有限公司
技术研发日：2022.09.16
技术公布日：2023/9/13