本文選題：調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)　切入點(diǎn)：經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解　出處：《中北大學(xué)》2014年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著雷達(dá)技術(shù)的迅速發(fā)展，采用調(diào)頻連續(xù)波（Frequency Modulated Continuous Wave，F(xiàn)MCW）雷達(dá)體制的測(cè)距測(cè)速系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，并且各個(gè)領(lǐng)域?qū)y(cè)量的精度要求也越來(lái)越高。由于雷達(dá)信號(hào)在傳播過(guò)程會(huì)受到熱噪聲、地雜波等噪聲的影響，會(huì)造成一定的測(cè)量誤差，本文在對(duì)FMCW雷達(dá)差頻信號(hào)特點(diǎn)和造成FMCW雷達(dá)測(cè)量誤差原因分析的基礎(chǔ)上，提出了一種綜合的信號(hào)處理算法。該算法首先通過(guò)自適應(yīng)的降噪方法對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，然后運(yùn)用基于快速傅里葉變換（FastFourier Transformation，F(xiàn)FT）的頻率估計(jì)算法精確地估計(jì)出差頻信號(hào)的頻率，最后根據(jù)距離公式實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)信息的提取。 論文首先介紹了FMCW雷達(dá)系統(tǒng)典型的結(jié)構(gòu)框圖和三角波調(diào)制方式下的FMCW雷達(dá)測(cè)距測(cè)速的基本原理，并分析了造成FMCW雷達(dá)測(cè)量誤差的原因；其次根據(jù)差頻信號(hào)的特點(diǎn)，提出了自相關(guān)檢測(cè)法和基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）的降噪算法，這兩種方法都可以自適應(yīng)地提取出淹沒(méi)在噪聲中的微弱差頻信號(hào)，來(lái)提高信噪比；然后針對(duì)采用快速傅里葉變換對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行頻譜分析時(shí)存在欄柵現(xiàn)象和能量泄露的問(wèn)題，介紹了比值法和能量重心法這兩類(lèi)常用的頻譜校正理論，并在比值法的基礎(chǔ)上提出了基于FFT系數(shù)的頻率估計(jì)算法，避免了求信號(hào)幅度譜的復(fù)數(shù)求模運(yùn)算，在能量重心法的基礎(chǔ)上提出了結(jié)合調(diào)整頻偏或截?cái)嚅L(zhǎng)度的能量重心法，進(jìn)一步提高了差頻信號(hào)的頻率估計(jì)精度。 最后借助于FMCW雷達(dá)收發(fā)器IVS-163和MP424數(shù)據(jù)采集卡，開(kāi)發(fā)了基于LabVIEW的FMCW雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)，可對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和處理，能夠較高精度地提取目標(biāo)距離信息；通過(guò)整體測(cè)試與試驗(yàn)，，驗(yàn)證了綜合的信號(hào)處理算法的可靠性和有效性。
[Abstract]:With the rapid development of radar technology, the ranging and velocimetry system based on frequency-modulated continuous frequency Modulated Continuous wave radar system is more and more widely used in daily life and industrial production. Because radar signal is affected by thermal noise, ground clutter and other noises, the measurement error will be caused. Based on the analysis of the characteristics of FMCW radar differential frequency signals and the causes of FMCW radar measurement errors, a comprehensive signal processing algorithm is proposed in this paper. Firstly, the differential frequency signals are preprocessed by adaptive de-noising method. Then the frequency estimation algorithm based on Fast Fourier transform (FFT) is used to estimate the frequency of the travel frequency signal accurately. Finally, the target information is extracted according to the distance formula. This paper first introduces the typical structure block diagram of FMCW radar system and the basic principle of FMCW radar ranging and velocimetry under triangle wave modulation, and analyzes the causes of the measurement error of FMCW radar, secondly, according to the characteristics of differential frequency signal, An autocorrelation detection method and an empirical Mode decomposition (EMD) based noise reduction algorithm are proposed. Both of these two methods can adaptively extract weak differential signals submerged in noise to improve signal-to-noise ratio (SNR). Then, aiming at the problems of fence phenomenon and energy leakage in the frequency spectrum analysis of differential frequency signal using fast Fourier transform, this paper introduces two kinds of common spectrum correction theories: ratio method and energy center of gravity method. On the basis of ratio method, a frequency estimation algorithm based on FFT coefficient is put forward, which avoids complex modulus calculation of signal amplitude spectrum. On the basis of energy center of gravity method, an energy center of gravity method combined with adjusting frequency offset or truncating length is proposed. The frequency estimation accuracy of the difference frequency signal is further improved. Finally, with the aid of FMCW radar transceiver IVS-163 and MP424 data acquisition card, the FMCW radar ranging system based on LabVIEW is developed, which can collect and process the differential frequency signal in real time, and can extract the target distance information with high accuracy. The reliability and validity of the integrated signal processing algorithm are verified by the whole test and experiment.
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN957.51

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1561115