毫米波近程多目标检测方法研究与实现

作     者：黄梁 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱莉

授予年度：2020年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：毫米波 近程探测 LFMCW 频率估计 多目标检测 

摘      要：毫米波雷达在近程探测方面应用广泛,有着抗干扰能力强、精度高、体积小等特点。本论文以3mm近程雷达探测系统为研究对象,主要研究了LFMCW雷达在多目标检测中的离散频谱估计算法和频域配对算法。最后结合需求,设计出一种LFMCW近程多目标检测系统。研究的主要内容如下:（1）分析了雷达系统的结构,研究了典型LFMCW雷达的工作信号,给出了雷达探测精度的影响因素。（2）针对频谱的栅栏效应造成的探测精度下降,首先分析了Rife算法、M-Rife算法、Quinn算法、能量重心法和Jacobsen算法在离散频谱估计上的性能,提出了结合Rife算法和Jacobsen算法的R-J联合算法;其次针对频谱配对存在误配对问题,分析了基于梯形波和变周期梯形波的频域配对算法,提出了改进梯形波的频域配对算法。最后对R-J联合算法和改进梯形波频谱配对算法进行了仿真分析,验证了两种新算法的有效性。（3）结合实际应用,使用FPGA用于调制信号产生,使用DSP用于信号处理。FPGA部分主要研究了基于DDS的调制信号产生,完成了D/A数模转换电路和FPGA系统电路设计;DSP部分完成了DSP的系统电路设计。最后设计了系统的信号处理流程,包括FFT、恒虚警处理、基于R-J联合算法的频率估计和基于改进梯形波的频域配对。（4）最后对系统的软硬件进行了测试和室外模拟实验,实验结果验证了本论文设计的3mm近程雷达探测系统的软硬件的可靠性及其相关算法的有效性。