【摘要】：隨著科技的進(jìn)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(dá)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(dá)中,毫米波雷達(dá)相比于激光雷達(dá)具有獨(dú)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(dá)的探測性能,除了不斷增強(qiáng)雷達(dá)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(dá)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(dá)的工作機(jī)制,會(huì)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(dá),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(jìn)行譜分析來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測和目標(biāo)距離、速度、角度等參數(shù)的估計(jì),同時(shí)結(jié)合動(dòng)目標(biāo)檢測(Moving Target Detection,MTD)技術(shù)克服FMCW雷達(dá)的距離-速度耦合問題,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)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(dá),可以對干擾、雜波及噪聲進(jìn)行抑制,有效地增強(qiáng)了目標(biāo)信號,從而提高了多目標(biāo)、多干擾以及強(qiáng)雜波、強(qiáng)噪聲的復(fù)雜場景下的目標(biāo)檢測性能,并同時(shí)緩解了FMCW雷達(dá)作用距離受限問題。本文針對FMCW體制的車載毫米波雷達(dá),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(biāo)檢測與目標(biāo)距離、速度和角度估計(jì)算法。首先,研究了FMCW體制的車載毫米波雷達(dá)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(shí)研究了頻域恒虛警檢測(Constant False Alarm Detection,CFAR)算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測的原理和MTD-速度配對法解決距離-速度去耦合實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)配對的原理;另一方面,研究了車載毫米波雷達(dá)背景下自適應(yīng)波束形成算法實(shí)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(yàn)證了FMCW體制的車載毫米波雷達(dá)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(dá)信號處理算法的實(shí)現(xiàn)方案,并實(shí)現(xiàn)了部分主要的算法模塊,包括CFAR檢測算法以及目標(biāo)距離、速度的估計(jì)和配對。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(hù)單元數(shù)為 2，同時(shí)假設(shè)虛警概率為情況如圖 2-11 所示，超過門限的頻點(diǎn)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(diǎn)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(dá)信號處理過程中，MTD 技術(shù)可以用來實(shí)現(xiàn)雷達(dá)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(shí)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(dòng)態(tài)雜波，也可以對不同速度的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)按照模糊多普勒頻率際工程實(shí)現(xiàn)的難易程度及濾波性能，“MTI+FFT”的方式實(shí)現(xiàn)見的方式，具體地，處理分兩步：首先進(jìn)行MTI濾波達(dá)到抑制地后再進(jìn)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(shí)現(xiàn)[42]。

圖 3-2 ULA 示意圖個(gè)目標(biāo)遠(yuǎn)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(yùn)算； s (t )為包含目標(biāo)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(dá)信號處理算法的實(shí)現(xiàn)模塊核心器件模塊，本文采用 K-MC4 雷達(dá)收發(fā)器[50]。K-MC4 是24GHz 微波雷達(dá)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(yuǎn)、休眠快速喚醒CW/FMCW/FSK 模式，功能應(yīng)用多樣，包括探測動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的距離和速度、目標(biāo)的方位（角度測量

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10 曾杰;任s

本文編號：2795190