毫米波雷達(dá)多目標(biāo)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)算法研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車作為交通運(yùn)輸?shù)闹饕侄?，已成為?dāng)今社會(huì)生活中不可缺少的工具。在汽車給人類帶來巨大便利的同時(shí)，隨之而來的安全問題也不容忽視，車載防撞雷達(dá)作為一種主動(dòng)式安全防御措施逐漸成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，而毫米波雷達(dá)憑借體積小、重量輕、成本低、全天候、高分辨率等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)受到許多國家和研究機(jī)構(gòu)的青睞。本文以車載防撞雷達(dá)為研究背景，針對(duì)毫米波雷達(dá)多目標(biāo)檢測(cè)和參數(shù)估計(jì)算法中的一些關(guān)鍵技術(shù)展開研究，并設(shè)計(jì)了一種低復(fù)雜度的

2、毫米波車載雷達(dá)信號(hào)處理模塊，應(yīng)用于24GHz汽車前防撞雷達(dá)系統(tǒng)。
　　首先，闡述了毫米波雷達(dá)的研究背景及意義，介紹國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，主要包括產(chǎn)品級(jí)研究進(jìn)展和毫米波雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展，對(duì)不同體制連續(xù)波雷達(dá)測(cè)距測(cè)速原理進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)，為后續(xù)研究和仿真提供了理論基礎(chǔ)。
　　其次，研究了毫米波線性調(diào)頻連續(xù)波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave，LFMCW)雷達(dá)中的多目標(biāo)配對(duì)和速度解模

3、糊算法。首先，針對(duì)現(xiàn)有變周期三角波LFMCW雷達(dá)利用容差函數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)配對(duì)方法在目標(biāo)數(shù)較多時(shí)算法復(fù)雜度較高的缺點(diǎn)，提出一種利用先驗(yàn)信息壓縮頻率配對(duì)空間的多步配對(duì)算法，降低配對(duì)復(fù)雜度。然后，針對(duì)現(xiàn)有鋸齒波LFMCW雷達(dá)多重脈沖重復(fù)頻率(Pulse Recurrence Frequency，PRF)解速度模糊算法復(fù)雜度高、魯棒性差等缺點(diǎn)，提出一種改進(jìn)算法，該算法根據(jù)模糊速度計(jì)算可能的速度值，得到對(duì)應(yīng)的慢時(shí)間維離散傅里葉變換(Discrete

4、 Fourier Transform，DFT)因子及其頻譜幅度值，最大頻譜幅度值對(duì)應(yīng)的速度值即為不模糊速度，極大降低了解模糊算法復(fù)雜度。
　　然后，研究了恒虛警概率(Constant False Alarm Rate，CFAR)檢測(cè)算法。在分析恒虛警概率檢測(cè)目標(biāo)遮蔽和自遮蔽效應(yīng)形成原因的基礎(chǔ)上，提出了一種能夠自適應(yīng)改變?cè)肼曤娖焦烙?jì)樣本的改進(jìn)CFAR算法，該算法在CFAR檢測(cè)過程中加入一個(gè)反饋操作，當(dāng)某一頻譜單元存在目標(biāo)時(shí)，用估計(jì)得

5、到的噪聲功率電平代替該頻譜單元值，減小對(duì)后續(xù)頻譜單元噪聲功率電平估計(jì)的影響，從而減小目標(biāo)遮蔽與自遮蔽效應(yīng)。針對(duì)二維CFAR算法，根據(jù)雷達(dá)速度計(jì)算不同距離單元的靜止雜波所處的速度單元，將二維平面劃分為噪聲區(qū)與雜波區(qū)，對(duì)不同區(qū)域采用不同的CFAR準(zhǔn)則進(jìn)行檢測(cè)，在保證虛警概率的前提下提高目標(biāo)檢測(cè)概率。
　　最后，針對(duì)變周期三角波車載防撞雷達(dá)幀結(jié)構(gòu)層次不清，實(shí)用性差的問題，提出一種多層次、低復(fù)雜度的幀結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法，以采樣間隔為最小時(shí)間

6、單位更有利于系統(tǒng)同步，采用固定長(zhǎng)度的子時(shí)隙和時(shí)隙時(shí)間使幀結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，降低硬件實(shí)現(xiàn)成本。利用現(xiàn)有系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬陣列的設(shè)計(jì)，通過調(diào)整發(fā)射天線間距并采用時(shí)間分集方式形成具有更大孔徑的虛擬接收陣列，獲得更高的波束成形增益。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種低復(fù)雜度的信號(hào)處理模塊，該模塊由信號(hào)預(yù)處理、波束成形、CFAR檢測(cè)和多目標(biāo)配對(duì)等子模塊組成，并在ADSP-BF707平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用于24GHz汽車前防撞雷達(dá)系統(tǒng)。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，該模塊算法能夠?qū)?/p>