毫米波调频连续波雷达机动目标检测与跟踪技术研究

摘要

本文结合项目需求，主要对毫米波LFMCW雷达在机动目标的检测与跟踪技术进行了研究，分别分析了毫米波LFMCW雷达机动目标距离-速度解耦合算法、DOA估计算法、机动目标所处场景的地杂波模拟、常用的机动目标模型和目标跟踪算法。 论文完成的主要工作如下： (1)研究了毫米波LFMCW雷达的基本结构特点，对毫米波LFMCW雷达信号特性进行了分析，对距离分辨率和速度分辨率进行了理论推导，并且分析了发射信号的非线性畸变对距离分辨率的影响。 (2)结合机动目标所处的实际环境，研究了毫米波LFMCW雷达的地杂波特性，对常用的地杂波幅度分布模型进行了研究分析，并利用无记忆非线性变换对韦布尔地杂波进行了模拟。 (3)针对毫米波LFMCW雷达目标距离-速度耦合问题，设计了一种三段式LFMCW信号用于实现单目标和多目标情况下的距离-速度解耦合，并将该波形应用到了LFMCW汽车雷达机动目标检测项目中，进行了初步现场测试验证。采用修正Rife算法进行中频信号的频率估计，可以有效提高机动目标的距离速度测量精度。 (4)针对毫米波LFMCW雷达机动目标DOA估计问题，研究了基于相位干涉仪的DOA估计算法，对不同基线数的相位干涉仪DOA估计算法和相位解模糊算法进行了详细分析。 (5)针对毫米波LFMCW雷达机动目标的跟踪问题，以实际的机动目标场景为基础，对常用的机动目标模型进行了分析研究，分别采用扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波实现了对毫米波LFMCW雷达机动目标的跟踪。

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