基于OFDM导频信号的车载雷达测距测速方法研究

摘要

雷达通信一体化系统能够实现无线通信与雷达感知功能在信号层面的融合，提高频谱利用率的同时，可以降低车联网节点的复杂度。车载正交频分复用（OFDM）通信系统的工作频点和射频前端电路结构与微波雷达系统越来越接近，车载 OFDM通信信号存在实现雷达测距测速功能的潜力。特别是 OFDM通信信号中的导频具有与传统雷达信号十分相似的特征，其雷达测距测速能力值得深入研究。本文在分析 OFDM导频信号特性的基础上，重点研究车载通信环境下基于OFDM导频信号的测距测速方法。
　　首先，建立车载雷达通信一体化系统结构模型和车载环境下收发信号的数学模型，在分析导频信号频域矩阵的基础上，提出利用导频矩阵的行向量和列向量分别估计目标距离和速度的方法。
　　其次，由于OFDM导频信号的带宽和时宽较雷达信号小，需要利用多重信号分类（MUSIC）超分辨算法提高距离和速度的分辨率，但MUSIC算法在进行谱估计和谱峰搜索时，运算量过大，影响其实用性；为此，本文提出一种基于MUSIC算法的高分辨距离速度估计改进算法，先采用快速傅里叶变换进行快速谱估计，通过粗略的频谱搜索来锁定目标区域，然后利用MUSIC算法实现精确的谱峰搜索和高分辨距离速度估计。
　　最后，为了有效地利用OFDM导频信号进行测距测速，需要对现有标准OFDM信号的导频结构进行改进，提出一种时频连续型导频结构。
　　仿真表明，本文提出的基于OFDM导频的测距测速算法理论上可行，而且具有良好的抗噪声性能；所提出的时频连续型导频结构和基于MUSIC的改进型距离速度估计算法，在保持MUSIC算法高分辨率的基础上，距离速度精度分别为0.36m，0.94m/s，减少了运算量，提高距离速度估计的效率，同时能够保证较强的抗干扰性能和较高的测距测速精度。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究内容和组织结构

第2章 系统结构与信号模型

2.1 车载雷达通信一体化系统结构

2.2 OFDM信号模型

2.3 OFDM导频信号

2.4 车联网标准

2.5 小结

第3章 车载通信环境下雷达测距测速方法

3.1 经典测距测速方法

3.2 OFDM导频信号测距测速方法

3.3 快速高分辨率距离速度估计方法

3.4 小结

第4章 用于测距测速的导频结构设计

4.1 导频结构与测距测速关系分析

4.2 导频结构设计

4.3 仿真分析

4.5 小结

结论

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读硕士学位期间所参与的学术科研活动

致谢