本文關鍵詞：FMCW雷達近程測距系統(tǒng)設計及實驗研究

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【摘要】：FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)即調頻連續(xù)波,FMCW雷達具有超大時寬帶寬積、分辨力高、無距離盲區(qū)、抗干擾能力強、發(fā)射功率低且易集成的特點,在精確制導、汽車防撞、建筑測量、液位/料位測量等領域中具有廣闊的應用前景,其測量原理及基礎硬件日益成熟,而實際應用中的測量精度及實時性仍有待提高。本文通過對FMCW雷達測距理論的研究以及近程測距差頻信號的研究與處理,采用雷達傳感器IVS-179,設計了以TMS320F28335為核心的FMCW雷達近程測距系統(tǒng),并在實驗的基礎上對測量精度關鍵技術進行了研究。研究FMCW雷達工作機制及鋸齒波測距原理,分析了差頻信號的頻譜泄漏及固有分辨力問題,然后對FMCW測距系統(tǒng)的進行了整體軟硬件設計,采用矯正波形電壓的方式提高調頻線性度,并設計了數(shù)字編程式波形發(fā)生器,分析FMCW雷達差頻信號的調制泄漏特性及距離特性,設計了MFB結構高通濾波器、自適應可編程放大電路及Sallen-Key結構低通濾波器分別解決調制泄漏、信號強度及高頻干擾的問題。分析現(xiàn)有鑒頻算法的優(yōu)缺點,詳細介紹了WIN_FFT_CTA算法的實現(xiàn)原理及計算流程,并仿真得到理論測量精度,明確了初始相位提高測量精度的可行性,最后使用C語言編程實現(xiàn)了鑒頻算法在DSP中運行,單次算法計算時間為58.5ms。搭建測距系統(tǒng)實驗平臺,采用短時WIN_FFT_CTA算法近似估計差頻信號瞬時頻率,以距離平整度間接表示調頻線性度,將調頻線性度提高了約16倍。使用步進增量距離調整、線性擬合法標定距離,在測距實驗中得到,采用本文鑒頻算法使用頻率估計距離精度為2mm,使用初始相位估計距離精度為0.15mm,相對FFT算法其測距精度大大提高。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN953.2

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