調(diào)頻連續(xù)波(Frequency Modulated Continous Wave,FMCW)雷達通過測量回波信號與發(fā)射信號的頻差來實現(xiàn)測距,能將測量時延信息轉(zhuǎn)換為測量頻率信息,從而更容易實現(xiàn)高精度測距。通過對研究現(xiàn)狀的分析可知,目前亟需研究出一種集測距與身份識別功能于一體的FMCW雷達系統(tǒng)。另一方面,隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,物體的位置信息的準確性越發(fā)重要。而FMCW雷達定位系統(tǒng)具有定位精度高、部署難度低及低成本的優(yōu)點。因此,研究出一種具有目標識別功能且能進行高精度測距定位的FMCW雷達系統(tǒng)有著重大的意義。本文的研究重點為FMCW雷達對單目標的高精度測距算法、對多目標的測距及身份信息識別方法、對單目標的高精度定位算法以及對單目標高精度測距算法的硬件實測分析。對于FMCW雷達對多目標的身份信息識別和對單目標或多目標的高精度測距,本文主要的工作和創(chuàng)新在于:設計出集測距與身份信息識別兩種功能于一體的FMCW雷達系統(tǒng),并提出兩種實現(xiàn)方式:相關識別FFT測距(Correlation Identification and FFT Ranging,CIFR)和相關碼識別與測距(Correlation Identification and Ranging,CIR)。對于高精度測距算法,我們首先將三次樣條插值算法(Cubic Spline Interpolation,CSI)應用在對差頻信號頻譜的處理中,提高了單目標測距精度。然后優(yōu)化了傳統(tǒng)Dither方法(Dither Method,DM),提出了一種改進Dither方法(Improved Dither Method,IDM)。在抖動次數(shù)達到1000時,這兩種方法理論上能將單目標或多目標的測距精度提高到mm級別。接著,提出了利用DFT相位信息提高測距精度的方法。對于單目標測距,該方法通過DFT頻譜峰值相位糾正頻差值,使測距值的精度理論上可達到mm級別。對于多目標測距,提出了兩種獲取主成分信號相位的方法,有效改善了多目標測距精度。搭建了FMCW雷達硬件平臺,在該平臺上測試了各高精度測距算法的精度。對單目標高精度測距算法的實測結(jié)果為:DM、IDM及利用相位信息算法能將測距精度提高到mm級別,且利用相位信息的測距精度優(yōu)于IDM,IDM優(yōu)于DM。對于多目標的高精度測距算法,結(jié)論與單目標測距類似。對于FMCW雷達對單目標的高精度定位,本文的主要工作和創(chuàng)新在于:分別介紹了在測距精確和測距有誤差情況下,三維空間中的單目標的定位原理。在測距有誤差情況下,定位是在一個模糊區(qū)域內(nèi)估計準確位置,我們采用了最大似然算法和質(zhì)心定位算法的方法對待測目標進行了位置估計。由于雷達測距的精度和可靠性與測距的距離有關(信號衰落引起的),我們提出了一種基于距離權重的改進質(zhì)心定位算法,有效改善了定位的精度。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN958.94
【部分圖文】：

CSI算法對DFT五條測距值譜線的插值結(jié)果

FMCW雷達結(jié)構(gòu)原理圖

FMCW雷達板實物圖

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

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本文編號：2821585