LFMCW雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)方法研究.pdf

1、線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)雷達(dá)是一種通過對(duì)連續(xù)波進(jìn)行頻率調(diào)制來獲得距離與速度信息的雷達(dá)體制。由于其具有無距離盲區(qū)、高距離分辨率、低發(fā)射功率、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到廣泛關(guān)注，理論、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用得到迅速發(fā)展。 LFMCW雷達(dá)也存在著作用距離短、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)距離-速度耦合等缺點(diǎn)，其應(yīng)用遠(yuǎn)不及脈沖雷達(dá)廣泛，有關(guān)理論和技術(shù)的發(fā)展水平也大大落后于脈沖雷達(dá)。 當(dāng)前，LFMCW雷達(dá)信號(hào)處理的研究熱點(diǎn)集中在目標(biāo)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)方法、運(yùn)動(dòng)

2、目標(biāo)距離-速度去耦合方法等方向上，并已取得一系列成果。但是，相對(duì)于脈沖雷達(dá)來說，LFMCW雷達(dá)依然處于不成熟的階段，相關(guān)理論問題還缺乏全面而深入的研究。 本文通過理論和仿真研究，解決了一系列有關(guān)LFMCW雷達(dá)的關(guān)鍵性理論和技術(shù)問題。在對(duì)LFMCW雷達(dá)回波信號(hào)和LFMCW雷達(dá)模糊函數(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了LFMCW雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)方法，并利用MTD—頻域配對(duì)法消除LFMCW雷達(dá)距離-速度耦合。 本文的主要工作包括：

3、 1.對(duì)LFMCW雷達(dá)回波信號(hào)(單目標(biāo)差拍信號(hào)和多目標(biāo)差拍信號(hào))進(jìn)行了分析； 2.對(duì)LFMCW雷達(dá)模糊函數(shù)進(jìn)行了分析。包括對(duì)稱三角LFMCW雷達(dá)信號(hào)模糊函數(shù)分析和多周期對(duì)稱三角LFMCW雷達(dá)信號(hào)模糊函數(shù)分析。 3.提出了LFMCW雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)方法。包括基于多項(xiàng)相位變換的LFMCW雷達(dá)速度和加速度估計(jì)方法；基于修正多項(xiàng)相位變換的多目標(biāo)LFMCW雷達(dá)速度和加速度估計(jì)方法；基于一般高斯噪聲環(huán)境下的LFMCW雷

4、達(dá)速度和加速度聯(lián)合估計(jì)方法；另外提出了基于頻域增采樣內(nèi)插方法以提高LFMCW雷達(dá)測(cè)距精度。 4.對(duì)LFMCW雷達(dá)距離-速度去耦合方法進(jìn)行了分析和研究。 本文完整分析了LFMCW雷達(dá)的回波信號(hào)和模糊函數(shù)，為L(zhǎng)FMCW雷達(dá)特殊的波形設(shè)計(jì)與處理奠定基礎(chǔ)；采用的基于多項(xiàng)相位變換的LFMCW雷達(dá)速度和加速度估計(jì)方法，可以解決由于存在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)加速度造成的LFMCW雷達(dá)多普勒譜畸變的問題，能對(duì)目標(biāo)加速度進(jìn)行有效的補(bǔ)償；采用的基于修正多

5、項(xiàng)相位變換的多目標(biāo)LFMCW雷達(dá)速度和加速度估計(jì)方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同一距離單元上的多個(gè)目標(biāo)速度和加速度的估計(jì)，運(yùn)算量較小，且有高的估計(jì)精度；采用的基于一般高斯噪聲環(huán)境下LFMCW雷達(dá)速度和加速度聯(lián)合估計(jì)方法，有效利用了色噪聲的功率譜密度信息，使其在實(shí)際目標(biāo)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)中，性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有方法；采用的基于頻域增采樣內(nèi)插以提高LFMCW雷達(dá)測(cè)距精度方法，對(duì)差拍信號(hào)離散頻譜進(jìn)行細(xì)化，以降低整個(gè)頻域內(nèi)的采樣間隔，從而以較小的運(yùn)算量實(shí)現(xiàn)LFMCW