发布时间 : 星期四 文章基于Ka波段安防LFMCW雷达信号处理的研究 - 图文更新完毕开始阅读
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图5-13 场景二计算出的速度、距离结果 ............................... 错误！未定义书签。
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表3-1用遗传算法设计的反馈系数 .......................................................................... 23 表3-2传统非递归MTI滤波器与自适应MTI滤波器性能参数对比.................... 23 表3-3 频域配对法仿真目标参数 ............................................................................. 49 表4-1 系统仿真目标参数 ......................................................................................... 59 表4-2 目标配对之后求出的目标参数和参数的计算误差 ..................................... 63 表5-1 场景一测试与测距的误差分析 ..................................................................... 69 表5-2 场景二测试与测距的误差分析 ..................................................................... 71
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第一章 绪论
第一章 绪论
英文中，“radar”(雷达)本是一个缩写语，它表示“radio detection and ranging”(无线电检测与测距)。然而到今天，雷达已经众所周知地成为了一项非常广泛实用的技术，比如说用人们用它来测量棒球或者汽车的速度。
雷达技术有着悠久的发展历史，目前采用的雷达大多是脉冲雷达，但是连续波(CW)雷达也是历史悠久，它诞生于1934年的一项美国专利中，然而一直以来它仅应用于一些专用领域，比如飞机中的雷达高度表。随着技术的发展，CW雷达在很多其他领域也有了广泛应用，它实用并且结构简单、性能佳，其发射信号时宽一般是远大于因目标距离而产生的回波时延的，因此，CW雷达发射的信号相对最大回波时延来说是连续的。CW可以被分为未调制CW与调制CW两种，前者在被测目标存在径向速度时才能用来测距，这时回波可以产生多普勒频移，测出该频移就能求出目标的径向速度。CW信号在调制之后就能测速测距，其中，调制方式有很多种，比如调频CW（三角波、正弦波调频等），随机二相码CW等体制，线性调频连续波(LFMCW)雷达是运用的比较广的。
1.1 LFMCW的主要优缺点
LFMCW雷达优点：
1）低发射功率，高接收灵敏度
LFMCW雷达采用时带积超大的发射信号，其发射功率在同样的距离分辨率时相比于脉冲雷达低很多；另一方面，其接收机的灵敏度却比同等带宽条件下的脉冲雷达高很多。该特点使得LFMCW雷达易达到较低的截获概率，这就意味着LFMCW雷达有着更加优秀的的反隐身、抗各种干扰的能力。连续波在测目标速度时，这个优点会体现的很明显。
2）可实现很高的距离分辨力
因为LFMCW雷达可以比较容易地产生与处理带宽非常大的信号，而雷达系统的理论分辨率就是信号带宽决定的。在LFMCW雷达中，采用变容管调谐耿式振荡器或者YIG调谐振荡器等压控整荡器，就能产生较大带宽的信号，容易在工程上实现。
在想脉冲雷达的数字处理方面，由于时间轴和距离轴是线性的关系，也就是系统的距离分辨率与时域采样频率是成正相关的。因此，要在工程中获得很高的距离分辨率是有很大难度的的。LFMCW雷达的时域采样率远小于具有同样带宽的脉冲雷达，它在距离维的采样间隔与系统理论上的距离分辨率是相等的，只要
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用能够满足Nyquist采样定理[14]的对差频信号做采样处理，然后FFT之后就可以获得非常高的距离分辨率。
3）无距离盲区
LFMCW雷达发射的是时宽比目标回波的时延大得多的信号，并且收发机是共同工作的，因此不会有距离盲区。这个性质被所有的连续波雷达共享。用它来测近距目标会是一个很好的选择。
4）低工作电压，较大的信号能量
我们知道，在一定的噪声条件时，信号能量大小就决定了雷达检测的性能的好坏，而LFMCW雷达发射的是时带宽积非常大的信号，其信号能量与信号电平相同的脉冲信号能量比起来大的多。
比如，同样的距离分辨率（15cm）时，功率是60mW，时宽是5ms的LFMCW信号和峰值功率是300kW，时宽是1ns的脉冲信号相同，两者之间的信号能量相差了500万倍。
一般情况下，LFMCW雷达用不着太大的峰值功率，因此也就用不着太高的工作电压。一般的近距离检测只需几十伏的电压，这样在工程上能大幅度减少成本，这也是LFMCW雷达的优点之一。
除了上面提到的优点外，LFMCW雷达也有缺点： 1）有限的作用距离
由于它的收发是一起进行的，如果要让作用距离变大，需要的信号功率也就会上升，而接收端接收的功率也会上升，这就不利于接收机正常运行，这也是为什么LFMCW雷达的作用距离一般不会很大的原因。
另一个限制了作用距离的原因是信号处理技术和设备的局限性。分辨率不变，采样点数会随作用距离的上升而呈线性增加，此时，DFT运算所需要的存储量也将大大增加。
2）距离-速度耦合问题
当LFMCW雷达和目标具有相对运动时，由模糊函数[3]的理论可知，会产生距离-速度耦合，导致系统实际分辨率下降。
1.2 LFMCW雷达研究状况与发展动态 1.2.1历史概况
LFMCW雷达技术的历史源远流长，然而其体制特点决定了收发机需要同时工作，发射功率被限制，所以LFMCW雷达基本没有办法将作用距离做的非常大，比不上脉冲雷达能够探测几百公里或者更远的距离。另外，在用于多目标场合时，目标检测就要用到模拟窄带滤波器组，设备量随随着距离的变大而变的非
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