基于FPGA的LFMCW雷达信号处理算法及实现

为提高线性调频连续波雷达的探测精度,提出一种Rife算法与Jacobsen算法的联合频率估计算法。该算法分别对三角波调制的线性调频连续波的差频信号的上下扫频的频谱进行峰值搜索,当其频率在量化频率点附近时用Jacobsen算法优化,其他情况使用Rife算法直接估计。通过理论及Matlab软件仿真分析算法的估计性能,结合现场可编程门阵列(FPGA) EP4CE30F23C8N设计了用于三角波调制的LFMCW雷达,通过SignalTapⅡ软件实时捕捉目标参数,得到速度及距离信息。该方法应用于调频连续波雷达可以取得较高探测精度,同时具有较高的实时性、稳定性。     

雷达测距系统中一种改进的测距算法

文中首先介绍了雷达测距的两种常用方法,通过分析,调频连续波(FMCW)雷达更具有优势,然后阐述了调频连续波(FMCW)雷达测距系统的基本组成原理,再后本文论述了测频中最常用的FFT算法。接着分析研究了由此衍生出的距离谱,根据距离谱本文重点论述了其估计算法,说明了距离谱最大采样点法的问题,提出距离谱最大值二分估值法,又经过进一步改进得到距离谱最大值的拟合法。通过计算机仿真的结果确定距离谱最大值的拟合法提高了测距的精度。     

计量级雷达液位计高精度测量技术

计量级高精度测量对雷达液位计的系统设计和处理方法等提出了诸多挑战,调频连续波雷达通过测量发射信号和回波信号的频率差来测量距离,能够获得较高的测量精度,同时由于其易于实现,是雷达液位计的主要体制之一。在介绍FMCW雷达液位计的系统原理基础上,对诸如晶振频率、调频斜率、工作环境等影响测量精度的因素进行了分析,提出了相应的解决措施,并开展了高精度频谱估计技术研究。该项技术在实际的雷达液位计上得到了应用,其测量精度满足系统要求。     

基于FFT的恒差拍FMCW高度表数字信号处理器设计

针对传统调频连续波（FMCW）雷达高度表模拟信号处理方法精度差、检测能力低、不够灵活等缺点,给出了一种基于快速傅里叶变换（FFT）的恒差拍FMCW雷达高度表数字信号处理器设计方案,实现了信号的全数字化处理,并通过仿真验证了方案的可行性和正确性。     

LFMCWSAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达(LFMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点.然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系.在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性.     

一种提高连续波雷达目标检测精度的方法

为线性调频连续波雷达在多个运动目标信息接近的情况下识别出目标,提出了一种利用FFT+CZT+相关系数的算法。由于线性调频连续波雷达本身存在距离 速度耦合的问题,在测量多个运动目标的情况下会出现大量的虚假信息。从而造成了目标误检率高的问题。该算法利用FFT+CZT将上下扫频差拍信号频谱进行细化,然后计算它们的相关系数,由相关系数确定频谱的相似程度,从而完成上下扫频差拍信号的频谱配对。同时对频谱进行CZT变换的处理,也提高了雷达多目标测距测速的精度。通过Matlab的仿真实验,结果表明提高测距测速精度的同时也降低了雷达的误检率。     

一种毫米波调频连续波雷达的目标速度测量方法

提出了一种应用于地面监视的连续波雷达,使用线性调频连续波(LFMCW)波形产生和快速傅里叶变换信号处理技术进行地面运动目标检测.由于较短线性调频时间和高重复频率,目标的径向速度对测量的差频信号影响很小,因此采用多个线性调频连续波信号在各个距离门上测量径向速度.为了解决不模糊最大径向速度,提出了一种改变线性调频持续时间的方法.最后根据发射和接收信号的频差以及接收天线,也可以计算出目标距离和方位角.     

一种利用多站雷达距离差信息确定细柱状目标几何中心及其长度的新方法

本文讨论一种基于距离差信息的调频连续波(FMCW)T-R~4方式多基地雷达近程目标定位系统,提出了一种利用宽带FMCW雷达信号的高距离分辨率特点及细柱状目标回波频谱特性,来确定目标几何中心及其长度的新方法,导出了与发射机位置无关的目标定位及长度估计算法公式,对系统性能进行了分析并给出了计算机仿真结果。     

LFMCW SAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达（LFMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系。在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。     

一种基于FPGA的自适应射频对消方法

针对单天线调频连续波(FMCW)雷达的发射信号泄漏进接收通道,恶化接收机灵敏度,使接收机前端饱和的问题。本文基于最小均方(LMS)自适应算法,利用FPGA实时对消泄漏进接收通道的发射信号,有效提高单天线FMCW雷达收发间的隔离度。在X波段单天线FMCW雷达平台上,测试结果表明,泄漏进接收通道的发射信号可以达到40dB的对消深度,表明该方法的有效性。     

FMCW SAR相位梯度自聚焦算法研究

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点.在SAR成像中,相位误差是成像质量下降的主要原因.针对FMCW SAR的特点,分析了二阶相位误差对成像质量的影响,然后以二阶相位误差为例建立了存在相位误差的FMCW SAR信号模型,研究了适合于FMCW SAR的相位梯度自聚焦算法,仿真结果表明该算法能够校正相位误差的影响,提高了成像精度.     

噪声对Chirp-Z变换的LFMCW系统测距算法的影响

本文介绍了用Chirp-Z变换提高液位测量精度的算法原理,然后仿真出线性调频连续波雷达(LFMCW)在快速傅里叶变换(FFT)和线性调频Z变换(CZT)给回波信号加一定噪声后的测距精度,同时分析并比较了两种测距方法对测距精度造成的影响。理论计算和数字仿真结果表明,Chirp-Z算法可显著提高计算效率和液面雷达的测距精度。     

DDS技术在线性调频连续波雷达中的应用

直接数字式频率合成(DDS)作为一种新的频率合成技术，它可以实现从信号参数到信号波形的转换。在传统的线性调频连续波雷达测距系统中，通过三角波发生器对压控振荡源(VCO)进行调制，输出线性调频连续波雷达(LFM-CW)信号，但是压控振荡源的扫频非线性以及很低的频率分辨率对LFM-CW雷达的测距精度产生很大的影响。文中将直接数字式频率合成技术引入LFM-CW雷达，代替压控振荡源，很好的解决了该问题。FFT频谱分析用DSP实现，系统控制用单片机完成，终端采用液晶显示。     

基于调频连续波的双基逆合成孔径雷达研究

在双基地雷达模型的基础上,研究了应用调频连续波(FMCW)雷达进行双基逆合成孔径雷达(ISAR)成像的具体问题。首先对双基体制下FMCW雷达的回波信号进行详细分析,从回波信号相位中提取出采用FMCW信号所特有的距离快时间和方位慢时间耦合项,分析该耦合项在距离多普勒域的形式及其对目标一维距离像的影响,并采用相应的补偿算法进行补偿。仿真结果表明:所述补偿算法能有效改善采用FMCW信号导致的散焦现象,获得聚焦良好的目标成像图。     

基于多通道的调频连续波雷达生命信号提取

针对单通道调频连续波(FMCW)雷达不能保证生命信号检测准确度的问题,该文提出一种基于多通道的FMCW雷达生命信号提取方法。所提方法对各等效接收通道进行距离像重构和相位信号提取后,首先采用最大比率融合(MRC)技术对各通道提取的相位信号进行融合,接着对融合后的相位信号进行变分模态分解(VMD)并对生命信号进行重构,最后对重构信号进行快速傅里叶变换(FFT)得到呼吸和心跳信号频率。实测数据处理结果表明相比于单通道FMCW雷达,所提多通道方法能够更加稳健准确地提取生命体征信号,且结合MRC技术与VMD的信号处理方法明显优于结合MRC技术与带通滤波(BPF)的信号处理方法。     

基于差分滤波的非线性估计及校正方法

在线性调频连续波雷达系统中,各个器件的非理想特性使得信号的相位产生各种畸变,严重影响雷达的测距精度以及成像质量,需要经过一定的校正手段才能获得高精度的测量结果。该文针对线性调频连续波信号以及确定性非线性相位的特点,建立了受到非线性干扰的线性调频连续波信号模型,提出一种新的基于差分滤波的非线性估计方法能够对周期性及非周期性非线性进行同时估计,并利用匹配傅里叶变换(MFT)方法对非线性相位进行校正。通过仿真和对比分析,表明该方法与其他方法相比具有更高的估计精度,且在非线性度较大时也能够具有良好的校正效果。最后采用雷达的实测数据验证了该算法的有效性。     

LFMCW雷达多目标检测技术研究

调频非线性的存在影响了线性调频连续波(LFMCW)雷达目标检测能力和距离分辨率.为此,文中提出了一种软件方法实现调频非线性校正的方法.在分析了当前压控振荡器部件的电压频率控制特性基础上,讨论了调频非线性对差频回波信号的影响,将具有调频非线性的雷达目标检测问题转化为差频信号中目标调频分量的检测问题;利用LFM信号在分数阶傅里叶域上呈现出能量聚集这一特性,提出了基于分数阶傅里叶变换的LFMCW雷达多目标检测方法.仿真试验表明,该方法不仅可以有效地改善具有较大调频非线性的LFMCW雷达的目标距离测量精度,同时也提高了多目标的分辨能力.     

基于跳频技术的FMCW雷达超宽带调频抗干扰方法

调频连续波雷达调频信号的非线性极易导致差频信号的频谱混叠,传统的研究都集中在调频信号非线性的克服或补偿上,但也只能提高较窄带宽范围内的线性,并不能提高雷达的抗干扰性能.基于跳频技术对调频信号进行频率调制,使雷达以跳频方式工作在超大带宽,克服了差频信号频谱混叠造成的影响.理论分析和仿真结果表明,该方法不仅保障了雷达测距测速的有效性,而且极大地提高了雷达的抗干扰性能.     

FSK-FMCW雷达通信一体化信号设计与处理方法研究

在未来的智能交通系统中,车载雷达通信一体化信号可使智能车辆同时完成雷达探测和通信信息传输功能,然而现有的基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW）的车载雷达通信一体化信号的通信数据率较低,难以满足未来智能交通的需求。为了提高雷达通信一体化系统的通信数据率,本文提出了一种频移键控（Frequency-Shift Keying, FSK） FMCW雷达通信一体化信号设计方法,该方法通过在每个线性调频（Linear Frequency Modulation, LFM）信号上调制多个通信符号,以提高一体化信号的通信数据率。此外,在雷达接收端,将差拍处理和二维快速傅里叶变换（Fast Fourier Transformation, FFT）相结合,对接收到的目标回波进行处理,以获取目标的距离与速度估计。在通信接收端,通过差拍和一维FFT处理,对接收到的FSK-FMCW雷达通信一体化信号进行通信信息解调。最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性。      

一种平行航线双基聚束式FMCWSAR的两步处理方法

本文首先对基于调频连续波（FMCW ）的平行航线双基聚束式SAR回波信号进行了建模,分析了雷达发射信号过程中载机连续运动带来的多普勒频移的影响。之后利用瞬时频率的概念,通过引入最近距离和、最近距离差以及半类双基角等变量,推导出平行航线双基聚束式FMCW SAR回波信号的二维波数域表达式,在此基础上提出了一种针对平行航线双基聚束式FMCW SAR数据的两步处理方法。两步处理方法首先通过方位预滤波处理实现方位谱解模糊,然后通过残余聚焦实现多普勒频移补偿以及双基的频率变标处理,同时,对方位预滤波处理各步操作引起的数据时频关系变化进行了分析。仿真数据处理验证了本文分析的正确性和算法的有效性。