本文關(guān)鍵詞：FMCW雷達(dá)近程測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)即調(diào)頻連續(xù)波,FMCW雷達(dá)具有超大時(shí)寬帶寬積、分辨力高、無距離盲區(qū)、抗干擾能力強(qiáng)、發(fā)射功率低且易集成的特點(diǎn),在精確制導(dǎo)、汽車防撞、建筑測量、液位/料位測量等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景,其測量原理及基礎(chǔ)硬件日益成熟,而實(shí)際應(yīng)用中的測量精度及實(shí)時(shí)性仍有待提高。本文通過對FMCW雷達(dá)測距理論的研究以及近程測距差頻信號(hào)的研究與處理,采用雷達(dá)傳感器IVS-179,設(shè)計(jì)了以TMS320F28335為核心的FMCW雷達(dá)近程測距系統(tǒng),并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對測量精度關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。研究FMCW雷達(dá)工作機(jī)制及鋸齒波測距原理,分析了差頻信號(hào)的頻譜泄漏及固有分辨力問題,然后對FMCW測距系統(tǒng)的進(jìn)行了整體軟硬件設(shè)計(jì),采用矯正波形電壓的方式提高調(diào)頻線性度,并設(shè)計(jì)了數(shù)字編程式波形發(fā)生器,分析FMCW雷達(dá)差頻信號(hào)的調(diào)制泄漏特性及距離特性,設(shè)計(jì)了MFB結(jié)構(gòu)高通濾波器、自適應(yīng)可編程放大電路及Sallen-Key結(jié)構(gòu)低通濾波器分別解決調(diào)制泄漏、信號(hào)強(qiáng)度及高頻干擾的問題。分析現(xiàn)有鑒頻算法的優(yōu)缺點(diǎn),詳細(xì)介紹了WIN_FFT_CTA算法的實(shí)現(xiàn)原理及計(jì)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(shí)現(xiàn)了鑒頻算法在DSP中運(yùn)行,單次算法計(jì)算時(shí)間為58.5ms。搭建測距系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用短時(shí)WIN_FFT_CTA算法近似估計(jì)差頻信號(hào)瞬時(shí)頻率,以距離平整度間接表示調(diào)頻線性度,將調(diào)頻線性度提高了約16倍。使用步進(jìn)增量距離調(diào)整、線性擬合法標(biāo)定距離,在測距實(shí)驗(yàn)中得到,采用本文鑒頻算法使用頻率估計(jì)距離精度為2mm,使用初始相位估計(jì)距離精度為0.15mm,相對FFT算法其測距精度大大提高。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN953.2

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