近程毫米波LFM探測的數(shù)據(jù)處理與目標(biāo)識(shí)別研究.pdf

1、毫米波線性調(diào)頻連續(xù)波（LFMCW）雷達(dá)以其距離分辨率高、發(fā)射功率低、無距離盲區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，在近程探測領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文依托實(shí)際工程項(xiàng)目，對(duì)近程毫米波LFMCW雷達(dá)距離速度耦合問題、高分辨率一維距離像以及目標(biāo)分類識(shí)別算法等進(jìn)行了研究，并研制了一套目標(biāo)識(shí)別器以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。
　　首先，在分析LFMCW雷達(dá)工作原理和差拍信號(hào)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)LFMCW雷達(dá)的距離速度耦合問題進(jìn)行了研究;重點(diǎn)分析了MTD技術(shù)、基于正負(fù)調(diào)頻斜率的速

2、度估計(jì)技術(shù)和MTD-頻域配對(duì)法等距離速度去耦合方法;詳細(xì)討論了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇基于正負(fù)調(diào)頻斜率的速度估計(jì)技術(shù)來消除距離速度耦合問題;仿真結(jié)果驗(yàn)證該方法的有效性。
　　其次，在分析LFMCW雷達(dá)一維距離像成像原理的基礎(chǔ)上，對(duì)提高LFMCW雷達(dá)一維距離像的測距精度的方法進(jìn)行了研究;著重分析了補(bǔ)零法、Chirp-Z變換法以及多相濾波結(jié)構(gòu)的Zoom-FFT法等提高測距精度的方法;詳細(xì)討論了這些算法的運(yùn)算量和實(shí)現(xiàn)的難易程度，最終選擇補(bǔ)

3、零法作為后端處理器實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的算法;針對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)對(duì)LFMCW雷達(dá)一維距離像的影響，給出了基于正負(fù)調(diào)頻斜率的一維距離像的速度補(bǔ)償方法;仿真結(jié)果驗(yàn)證該方法是有效的。
　　再次，討論了LFMCW雷達(dá)一維距離像的姿態(tài)敏感性、平移敏感性和幅度敏感性等問題，給出了相應(yīng)的預(yù)處理方法;針對(duì)方位敏感性問題給一維距離像用于目標(biāo)識(shí)別帶來的影響，給出了平均距離像的預(yù)處理方法;仿真結(jié)果驗(yàn)證該方法是有效的;重點(diǎn)研究了基于散射中心的目標(biāo)特征提取的方法，分析了線性

4、判決函數(shù)對(duì)提取的目標(biāo)特征進(jìn)行分類識(shí)別的效果;仿真結(jié)果驗(yàn)證該目標(biāo)識(shí)別算法的有效性。
　　最后，研究了LFMCW雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別器的軟硬件實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)方面，根據(jù)信號(hào)處理要求，選擇FPGA作為目標(biāo)識(shí)別器的處理器芯片，并按功能將其劃分為數(shù)據(jù)采集部分和信號(hào)處理部分，重點(diǎn)對(duì)各個(gè)模塊電路進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。軟件實(shí)現(xiàn)方面，重點(diǎn)研究了數(shù)據(jù)采集部分的NandFlash控制，信號(hào)處理部分的目標(biāo)識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)，并對(duì)每個(gè)子模塊進(jìn)行了仿真。最終通過上位機(jī)軟件的配合