【摘要】：隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,汽車已經(jīng)成為人們生活的一部分,但是日益增長的汽車數(shù)量為人們生活帶來便利的同時(shí)也帶來了愈發(fā)嚴(yán)重的交通問題。智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System,簡稱ITS)的產(chǎn)生明顯減緩了交通壓力,而車檢器作為ITS的一個重要部分,具有很大的研究價(jià)值。相比其他車檢器,微波雷達(dá)車檢器具有安裝方便、檢測性能好、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用前景更加廣闊。本文針對LFMCW(Linear frequency modulated continuous wave)體制的毫米波車檢雷達(dá),分析雷達(dá)信號處理的方法,并用DSP實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號處理的過程。具體研究內(nèi)容如下:1.LFMCW雷達(dá)的信號處理算法研究。首先介紹LFMCW雷達(dá)的工作流程框圖和測距測速原理,通過建立時(shí)域和頻域的數(shù)學(xué)模型分析差拍信號的特性,分析了單個周期三角波調(diào)頻的雷達(dá)模糊函數(shù)并由此給出距離、速度分辨率;詳細(xì)論述了幾種LFMCW雷達(dá)的多目標(biāo)檢測方法:介紹了 MTD(Moving Target Detection)-頻域配對法,提出了一種基于FSK(Frequency-shift keying)+LFM調(diào)制波形的多目標(biāo)檢測方法和一種基于變周期FMCW+CW調(diào)制波形的多目標(biāo)檢測方法,對三種檢測方法進(jìn)行仿真分析,比較它們的優(yōu)劣;研究了 LFMCW雷達(dá)差拍信號處理的幾個關(guān)鍵步驟:加窗FFT、恒虛警檢測以及頻譜校正和細(xì)化技術(shù),分析比較了幾種窗函數(shù)的區(qū)別,分析了一種變化指數(shù)恒虛警檢測技術(shù)和一種離散頻率自動校正的方法,仿真結(jié)果驗(yàn)證了可行性。2.LFMCW雷達(dá)信號處理的DSP實(shí)現(xiàn)。首先給出了基于DSPTMS320C6748的雷達(dá)信號處理模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖,并分別詳細(xì)分析了 DAC模塊、ADC模塊、LCD顯示以及串口通信模塊的軟件設(shè)計(jì)過程,最后將DSP開發(fā)板與雷達(dá)傳感器相連進(jìn)行系統(tǒng)測試,實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證了信號處理算法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.51
【圖文】：

、梯形波調(diào)頻［２４—２５］等，本章針對三角波調(diào)頻下的ＬＦＭＣＷ雷達(dá)進(jìn)行分析。逡逑２．１邐ＬＦＭＣＷ雷達(dá)系統(tǒng)框圖逡逑ＬＦＭＣＷ雷達(dá)系統(tǒng)的原理框圖如圖２．１所示：逡逑發(fā)射天線逡逑調(diào)制彳ＶＣＯ邐—？邋功分器邋—＾逡逑信號處理——邐邐廠逡逑ＡＤＣ邐放大濾波放—（ 逡逑混頻器邐接收天線逡逑圖２．１邋ＬＦＭＣＷ雷達(dá)原理框圖逡逑調(diào)制信號（三角波）經(jīng)過壓控振蕩器（ＶＣＯ），產(chǎn)生頻率隨時(shí)間按三角波變化的調(diào)頻逡逑信號，調(diào)頻信號經(jīng)功分器后分成兩路，一路作為發(fā)射信號經(jīng)天線發(fā)射出去，另一路給混逡逑頻器做本振信號，發(fā)射信號在空間傳播時(shí)遇到目標(biāo)后反射，反射信號被接收天線接收后逡逑經(jīng)過混頻器得到差拍信號［２６］。差拍信號經(jīng)過放大器和ＡＤ轉(zhuǎn)換器之后，成為數(shù)字信號并逡逑進(jìn)入信號處理模塊進(jìn)行處理。目標(biāo)與雷達(dá)間的距離和徑向速度會導(dǎo)致接收信號與發(fā)射信逡逑號間存在一個頻率差，這個頻率差包含了目標(biāo)的距離和速度信息。因此，對采樣后的數(shù)逡逑據(jù)進(jìn)行傅里葉變換得到差拍信號的頻譜，就可以解出目標(biāo)的距離和速度。這就是ＬＦＭＣＷ逡逑雷達(dá)的基本工作原理。逡逑２．２邐ＬＦＭＣＷ雷達(dá)測距測速原理逡逑２．２．１靜止目標(biāo)測量原理逡逑假設(shè)調(diào)制信號為對稱三角波，在理想無干擾且目標(biāo)和雷達(dá)相對靜止的情況下，逡逑ＬＦＭＣＷ雷達(dá)的發(fā)射信號、接收信號以及差拍信號的T頻特性如圖２．

邐ｔ逡逑圖２．２對稱三角波調(diào)制下ＬＦＭＣＷ雷達(dá)時(shí)頻特性（靜止目標(biāo)）逡逑由圖２．２可知，接收信號與發(fā)射信號的時(shí)頻曲線形狀相同，但雷達(dá)與目標(biāo)之間的距逡逑離導(dǎo)致時(shí)間上有個回波延時(shí)ｔ，延時(shí)ｔ與距離７？的關(guān)系如下：逡逑ｚ邋＝邋２Ｒ／ｃ邐（２．１）逡逑其中ｃ為光速，ｃ邋＝邋３ｘｌ0８，邋７？為目標(biāo)與雷達(dá)的距離。由于信號頻率受三角波線性調(diào)制，逡逑在三角波的上下掃頻段，回波延時(shí)導(dǎo)致一個頻率差。這個頻率差就是混頻后的差拍信號逡逑的頻率這個頻率與回波延時(shí)Ｔ的關(guān)系如下：逡逑ｆｂ＝Ｙｒ邐（２－２）逡逑式（２．２）中５為調(diào)頻帶寬，Ｔ為調(diào)制三角波的周期。根據(jù)式（２．１）和（２．２）可以得到目標(biāo)距離逡逑與差拍信號的頻率人的關(guān)系如下：逡逑４邐（２．３）逡逑由式（２．３）可知，三角波調(diào)頻下的ＬＦＭＣＷ雷達(dá)檢測到的距離與差拍信號的頻率／６逡逑成正比。因此，只需對差拍信號進(jìn)行傅里葉變換，得到差拍信號的頻率后就可以求得靜逡逑止目標(biāo)的距離。逡逑２．２．２運(yùn)動目標(biāo)測量原理逡逑當(dāng)目標(biāo)與雷達(dá)存在徑向速度時(shí)，這個速度使雷達(dá)接收信號的頻率疊加一個多普勒頻逡逑移。三角波調(diào)頻下的ＬＦＭＣＷ

邐ｔ逡逑圖２．３對稱三角波調(diào)制下ＬＦＭＣＷ雷達(dá)時(shí)頻特性（運(yùn)動目標(biāo)）逡逑由圖２．３可知，在目標(biāo)相對于雷達(dá)運(yùn)動的情況下，混頻器出來的差拍信號主要包含逡逑兩個頻率，上掃頻／＋和下掃頻／＿。這兩個頻率與由距離決定的差頻／Ａ和由速度決定的逡逑多普勒頻率／ｒｆ有關(guān)，具體關(guān)系如下：逡逑ｆ，＝ｆｈ－Ｌ邐（２－４）逡逑ｆ－＝ｆｈ邋＋邋Ｌ邐（２－５）逡逑其中，多普勒頻率人與目標(biāo)徑向速度ｖ和波長；Ｉ有關(guān)，波長由光速ｃ和雷達(dá)工作頻率／。逡逑決定，具體關(guān)系如下：逡逑／廠竽（２－６）逡逑Ａ邋Ｃ逡逑如果目標(biāo)向著雷達(dá)運(yùn)動時(shí)，徑向速度Ｖ大于０；如果目標(biāo)遠(yuǎn)離雷達(dá)時(shí)，徑向速度Ｖ小逡逑ｊ－邋０。將式（２．３）和（２．６）代入式（２．４）和（２．５），得到運(yùn)動目標(biāo)的距離和速度的表達(dá)式（２．７）和逡逑（２＿８）。逡逑Ｒ邋＝邋Ｌｆ＼＋ｆ－、Ｔｃ邐（２．７）逡逑８５逡逑ｖ邋＝邋／±１二邐（２．８）逡逑４／0逡逑因此

【參考文獻(xiàn)】

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1 梁美彥;趙然;張存林;;220GHz頻率步進(jìn)雷達(dá)測距的實(shí)驗(yàn)研究[J];空間電子技術(shù);2013年04期

2 金茂菁;;我國智能交通系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J];交通信息與安全;2012年05期

3 陳文鶴;畢欣;曹云俠;;毫米波汽車防撞雷達(dá)波形設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)測量與控制;2011年11期

4 陳華杰;張渝;林岳松;;基于多背景雜波分布模型的自適應(yīng)CFAR檢測[J];光電工程;2011年01期

5 吳禮;彭樹生;肖澤龍;是湘全;;對稱三角線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)信號多周期模糊函數(shù)分析[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年01期

6 王月鵬,趙國慶;二維FFT算法在LFMCW雷達(dá)信號處理中的應(yīng)用及其性能分析[J];電子科技;2005年05期

7 楊建宇,凌太兵,賀峻;LFMCW雷達(dá)運(yùn)動目標(biāo)檢測與距離速度去耦合[J];電子與信息學(xué)報(bào);2004年02期

8 丁康,謝明,張彼德,趙玲,張曉飛;基于復(fù)解析帶通濾波器的復(fù)調(diào)制細(xì)化譜分析原理和方法[J];振動工程學(xué)報(bào);2001年01期

9 丁康,謝明,張彼德,趙玲;復(fù)解析帶通濾波器及其在解調(diào)分析中的應(yīng)用[J];振動工程學(xué)報(bào);2000年03期

本文編號：2768465