【摘要】：隨著科技的進步,智能汽車已經(jīng)成為未來汽車發(fā)展的必然趨勢。車載雷達作為智能汽車的關(guān)鍵傳感器之一,愈來愈得到重視。在常見的車載雷達中,毫米波雷達相比于激光雷達具有獨特的優(yōu)勢,在汽車防撞系統(tǒng)中更是不可或缺。為了提高車載毫米波雷達的探測性能,除了不斷增強雷達系統(tǒng)的硬件性能外,信號處理算法的研究一直以來也是備受關(guān)注。車載毫米波雷達最常采用的體制為線性調(diào)頻連續(xù)波(Frequency Modulation Continuous Wave,FMCW)體制。根據(jù)FMCW雷達的工作機制,會存在作用距離受限和距離-速度兩大缺陷。對于FMCW體制的車載毫米波雷達,通常采用“差拍-傅里葉譜分析-MTD”的信號處理結(jié)構(gòu),即通過對差拍信號進行譜分析來實現(xiàn)目標檢測和目標距離、速度、角度等參數(shù)的估計,同時結(jié)合動目標檢測(Moving Target Detection,MTD)技術(shù)克服FMCW雷達的距離-速度耦合問題,進而實現(xiàn)多目標的信息配對。除此之外,將波束形成技術(shù)應(yīng)用于FMCW體制的車載毫米波雷達,可以對干擾、雜波及噪聲進行抑制,有效地增強了目標信號,從而提高了多目標、多干擾以及強雜波、強噪聲的復(fù)雜場景下的目標檢測性能,并同時緩解了FMCW雷達作用距離受限問題。本文針對FMCW體制的車載毫米波雷達,基于“差拍-傅里葉譜分析-MTD”的信號處理結(jié)構(gòu),引入了波束形成技術(shù),研究了“差拍-波束形成-傅里葉譜分析-MTD”的信號處理結(jié)構(gòu)下的目標檢測與目標距離、速度和角度估計算法。首先,研究了FMCW體制的車載毫米波雷達信號處理算法的總體方案及基本原理,主要內(nèi)容包括:一方面,通過分析多周期對稱三角波信號討論了測距、測速及測角的基本原理,同時研究了頻域恒虛警檢測(Constant False Alarm Detection,CFAR)算法實現(xiàn)目標檢測的原理和MTD-速度配對法解決距離-速度去耦合實現(xiàn)多目標配對的原理;另一方面,研究了車載毫米波雷達背景下自適應(yīng)波束形成算法實現(xiàn)干擾、雜波及噪聲抑制的原理,主要包括接收波束形成算法和發(fā)射波束形成算法以及收發(fā)聯(lián)合波束形成算法。其次,通過MATLAB仿真,驗證了FMCW體制的車載毫米波雷達信號處理算法方案及具體算法模塊的有效性,包括頻域CFAR檢測、測距測速測角和MTD-速度配對以及收/發(fā)波束形成等算法。最后,基于DSP處理器,研究了FMCW體制的車載毫米波雷達信號處理算法的實現(xiàn)方案,并實現(xiàn)了部分主要的算法模塊,包括CFAR檢測算法以及目標距離、速度的估計和配對。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.67
【圖文】：

設(shè)參考單元數(shù)為 8、保護單元數(shù)為 2，同時假設(shè)虛警概率為情況如圖 2-11 所示，超過門限的頻點即為檢測到的差拍信號的可以看出，差拍信號的下差拍頻率所在的頻點位置與檢測后得到位置一致，即檢測結(jié)果正確。D 技術(shù)波雷達信號處理過程中，MTD 技術(shù)可以用來實現(xiàn)雷達雜波抑制 2.2.1 節(jié)對于 FMCW 信號的分析，可知差拍信號是受多普勒頻譜的實部隨著信號周期數(shù)的推移而變化呈余弦包絡(luò)。通過 MTD動態(tài)雜波，也可以對不同速度的運動目標按照模糊多普勒頻率際工程實現(xiàn)的難易程度及濾波性能，“MTI+FFT”的方式實現(xiàn)見的方式，具體地，處理分兩步：首先進行MTI濾波達到抑制地后再進行離散傅里葉變換(DFT)�？焖俑道锶~變換(FFT)作為DFT量相對于DFT要小很多，故選擇FFT來實現(xiàn)[42]。

圖 3-2 ULA 示意圖個目標遠場信號從各自方向T1 2,N ， , 入射該均勻線陣，且T T T I+1 + 2 +,N N N N ， , 方向的干擾信號，結(jié)合式(3-3)，則陣列表示為b c nx [ n] As[ n] s [ n] +s [ n]T T T I1 +1 +[ ( ) ( ) ( ) ( )]N N N NA a a a a T T T T1 +1 2 sin 2 ( 1) sin[1 ] , , , ,n nn N N N j d j M de e ， , T T T IT1 +1 +[ ] [ [ ] [ ] [ ] [ ]]N N N Ns n s n s n s n s nTb,1 b,2 b,[ ( ) ( ) ( )]M x t x t x t為陣列數(shù)據(jù)向量，A 表示陣列流形矩導(dǎo)向向量，T( ) 表示轉(zhuǎn)置運算； s (t )為包含目標信號與干擾信[ n]和ns [ n]分別為為陣列復(fù)雜波信號、陣列復(fù)高斯白噪聲向T,2 ,] [ ] [ ]]c c M s n s n、Tn n,1 n,2 n,[ ] [ [ ] [ ] [ ]]Ms n s n s n s n。方向圖

第五章 車載毫米波雷達信號處理算法的實現(xiàn)模塊核心器件模塊，本文采用 K-MC4 雷達收發(fā)器[50]。K-MC4 是24GHz 微波雷達傳感器，如圖 5-2 所示，采用平面程度高、感應(yīng)靈敏、探測距離遠、休眠快速喚醒CW/FMCW/FSK 模式，功能應(yīng)用多樣，包括探測動態(tài)動態(tài)目標的距離和速度、目標的方位（角度測量

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10 曾杰;任s

本文編號：2795190