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弹箭与制导学报 2021年第3期41卷 48-52页

作者：谢春思刘志赢吴帅桑雨海军大连舰艇学院导弹与舰炮系辽宁大连116018 海军大连舰艇学院学员五大队辽宁大连116018 91991部队浙江舟山316001 91526部队广东湛江524064 91278部队辽宁大连116041

为解决低信噪比条件下检测前跟踪TBD算法对多帧雷达回波数据累计处理量大的问题,通过融合多种传统滑窗的性能特点,提出基于改进二维cfar参考滑窗的单帧雷达回波数据检测器,得到了网格形参考滑窗。仿真实验表明,与传统滑窗相比,网格形滑... 详细信息

为解决低信噪比条件下检测前跟踪TBD算法对多帧雷达回波数据累计处理量大的问题,通过融合多种传统滑窗的性能特点,提出基于改进二维cfar参考滑窗的单帧雷达回波数据检测器,得到了网格形参考滑窗。仿真实验表明,与传统滑窗相比,网格形滑窗在窗口大小为15时具备更好的检测精度和更高的实时性,验证了网格形参考滑窗的稳定性,为TBD算法实现前的数据处理提供了更好的处理技术手段。

关键词：二维cfar 检测前跟踪算法参考滑窗目标检测

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基于FPGA的二维双向cfar处理器的设计与实现

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北京理工大学学报 2021年第5期41卷 536-541页

作者：高巍谢芳蒋荣堃杨昊王晓华吕余青北京理工大学信息与电子学院北京100081 中国船舶集团有限公司第八研究院江苏南京210000

在雷达自适应检测中,一维恒虚警率(cfar)处理器只能在单一维度进行目标检测.因此基于一维cfar算法提出一种在现场可编程门阵列(FPGA)上实现的二维双向cfar处理器结构.该结构同时考虑了距离维和多普勒维的检测信息,提高了检测精确度.该... 详细信息

在雷达自适应检测中,一维恒虚警率(cfar)处理器只能在单一维度进行目标检测.因此基于一维cfar算法提出一种在现场可编程门阵列(FPGA)上实现的二维双向cfar处理器结构.该结构同时考虑了距离维和多普勒维的检测信息,提高了检测精确度.该处理器支持CA、GO、SO、OSCA、OSGO、OSSO等6种cfar检测算法可选,支持参考单元数量、保护单元数量、排序值、门限因子可配置,可在多种杂波环境下应用.实验结果表明,当信噪比为12 dB时,6种检测算法检测概率均在80%以上;该处理器的最大综合时钟频率为137 MHz,使用的逻辑单元远小于FPGA资源,可以满足工程实际应用要求.

关键词：雷达自适应检测二维cfar 现场可编程门阵列(FPGA) 可配置

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FMCW激光雷达测距测速信号处理算法研究

FMCW激光雷达测距测速信号处理算法研究

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作者：陈禹哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

激光雷达是目前近距离高精度成像最有效的技术手段之一。相比于传统的微波雷达,本文激光雷达采用1550nm的光学信号,波长要比微波雷达短,在方向性、轻便性和距离与速度的分辨特性等方面有很大优势。线性调频连续波(linear frequency modu... 详细信息

激光雷达是目前近距离高精度成像最有效的技术手段之一。相比于传统的微波雷达,本文激光雷达采用1550nm的光学信号,波长要比微波雷达短,在方向性、轻便性和距离与速度的分辨特性等方面有很大优势。线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave,LFMCW)发射信号能够同时满足大的时宽带宽,具有较高的距离分辨力和作用距离。通过对连续波进行线性调频,可以实现运动目标高精度的测距测速。快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)常用来获取信号的频谱,但是离散傅里叶变换(discreet Fourier transform,DFT)运算具有栅栏效应,相邻谱线之间有间隔,会使频谱中的最大值谱线偏离实际位置。为此,本文采用Zoom-FFT频谱估计算法对中频信号的频谱进行频谱估计,进一步提高了FMCW雷达的静止目标测距精度。运动目标会产生多普勒频移,造成距离-多普勒耦合,使测距结果发生误差。本文主要研究线性调频连续波信号的二维FFT算法,解决运动目标存在的距离-多普勒耦合问题,同时解出运动目标的距离和速度。恒虚警检测(Constant False Alarm Rate,cfar)是在复杂的背景中提取出信号的有效方法,本文提出利用二维cfar检测对二维FFT后的结果进行处理,实现了多目标FMCW激光雷达测距测速,并有效抑制了杂波和噪声。本文主要研究内容如下:首先,根据LFMCW三角波激光雷达的测距测速系统结构和测量原理,对LFM信号、FMCW发射信号、回波信号和中频信号建模,并分析FMCW信号的时域和频谱特性。之后,针对DFT运算的栅栏效应,对比了几种频率校正算法,提出采用Zoom-FFT选带细分算法进行频谱估计,提高了静止目标的测距精度。另外,研究了对称三角波FMCW信号的雷达模糊函数,通过对模糊函数的分析,得到了LFMCW激光雷达的距离和速度的模糊特性和分辨率。针对运动目标产生的多普勒频移所引起的距离-多普勒耦合问题,本文提出采用二维FFT算法进行距离-速度解耦合,得出运动目标的距离和速度。最后提出了采用二维cfar结合二维FFT的方法进行运动目标测距测速。在实现距离维和多普勒维精确测量的基础上,又分别在距离维和多普勒维进行了cfar检测,为激光雷达测距测速算法的硬件实现提供理论基础。

关键词： FMCW激光雷达频谱校正算法二维FFT算法二维cfar

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多通道雷达振动信号检测与定位方法研究

多通道雷达振动信号检测与定位方法研究

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作者：韩宏伟北方工业大学

学位级别：硕士

使用雷达对桥梁振动信号进行监测是目前桥梁监测领域的重要研究方向。雷达具有全天时、全天候监测、连续监测、非接触式监测等多种优势,已成为桥梁监测的重要工具。监测桥梁的振动情况有助于了解桥梁的健康状况,保障生命和经济安全。雷... 详细信息

使用雷达对桥梁振动信号进行监测是目前桥梁监测领域的重要研究方向。雷达具有全天时、全天候监测、连续监测、非接触式监测等多种优势,已成为桥梁监测的重要工具。监测桥梁的振动情况有助于了解桥梁的健康状况,保障生命和经济安全。雷达的振动信号回波中包含相位信息,通过相位差分可反演振动形变,实现对振动信号特征和参数的提取。普遍应用于检测的单通道雷达可以有效地检测出振动目标距离,但在一维距离中难以提取振动目标的角度信息,无法实现定位。此外,在实际复杂环境的噪声与杂波干扰下,信号反演结果存在较大误差无法准确反映目标振动特性。本文为解决上述问题,开展多通道雷达振动信号检测与定位方法研究。本文主要研究工作如下:(1)给出了雷达监测振动目标的几何模型和信号模型,推导了振动信号在距离多普勒域的表达式,得出雷达振动信号的多次谐波特性。在信号复平面分析了低信噪比强杂波条件下的振动信号。通过仿真分析了在一维距离像对振动信号进行检测和定位时,低信噪比和强杂波造成的影响。低信噪比使微弱振动信号淹没在杂波之中难以检测,而强杂波则干扰了振动信号相位,难以准确定位。(2)提出了一种基于二维cfar的距离多普勒域振动信号检测算法。针对低信噪比下难以对一维距离像进行振动信号检测的问题,本方法提出在距离多普勒域进行检测,因为该域振动信号能量得到累积,信噪比高。本文采用的二维cfar检测方法利用矩形窗在距离多普勒域滑动检测。针对信号频谱泄漏带来的虚警问题,采用相邻单元强度比较法,准确检测振动信号的距离和频率。仿真实验、信标仪定量化实验和实际桥梁检测实验验证了该算法在低信噪比的复杂条件下能够有效地对振动目标的距离和振动频率进行检测。(3)提出了一种距离多普勒域多通道雷达振动信号测角方法。强杂波会干扰振动信号相位,难以通过多通道一维距离像的相位差对振动点进行准确定位。本文创新性地提出在距离多普勒域,通过计算基频信号的多通道相位差准确提取振动目标方位角。在距离多普勒域,杂波信号聚集在零多普勒,而振动信号聚集于振动信号的谐频位置,振动信号与杂波可分离,利于通道间相位差的准确提取。本文采用一发四收组成多通道毫米波雷达,提出一种多通道雷达振动目标角度定位算法,该算法既解决了单通道无法检测角度的问题,而且通道数少进行角度检测时的计算复杂度低。通过仿真实验及一发多收毫米波雷达对信标仪的观测实验,定量化地开展了实验验证,该算法能够准确地完成对振动目标的角度检测。

关键词：振动信号多通道二维cfar 频率检测角度检测

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基于24G毫米波雷达的二维检测算法研究与应用

基于24G毫米波雷达的二维检测算法研究与应用

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作者：池晓冰厦门大学

学位级别：硕士

随着社会经济的发展,雷达的使用场景已经逐渐从军用向民用发展,尤其是毫米波雷达以其体积小、重量轻、检测精度高、全天候工作、制造成本较低及易于安装维护等优点,目前广泛应用于民用领域。传统雷达检测算法由于存在目标遮蔽效应,导致... 详细信息

随着社会经济的发展,雷达的使用场景已经逐渐从军用向民用发展,尤其是毫米波雷达以其体积小、重量轻、检测精度高、全天候工作、制造成本较低及易于安装维护等优点,目前广泛应用于民用领域。传统雷达检测算法由于存在目标遮蔽效应,导致检测结果出现漏检现象。并且该算法较适用于雷达静止情况下的运动目标检测(Moving Target Detection,MTD),雷达运动状态下若雷达运动速度未知,则容易导致检测结果出现虚警现象。本文针对毫米波雷达二维检测算法的目标遮蔽现象和不适用于平台速度未知的运动平台的目标检测这两个问题,开展了以下研究工作:(1)介绍了毫米波雷达系统结构,对线性调频连续波信号模型进行分析,给出了线性调频连续波信号的模糊函数;介绍了锯齿波调频信号运动参数估计以及二维目标检测算法原理,并进行了仿真实验。(2)针对雷达二维检测算法的目标遮蔽现象。介绍分块排序恒虚警检测器用于缩短目标被遮蔽的时间,并通过仿真对算法进行分析,最后通过实测数据的处理验证算法的有效性。(3)针对传统二维检测算法在平台运动速度未知情况下,在运动平台上的目标检测容易出现大量虚警的问题。介绍杂波测速算法用于滤除静止目标,检测出真实运动目标,并完成杂波测速算法的工程实现,最后通过真实场景验证杂波测速算法的有效性。

关键词：毫米波雷达二维cfar 目标遮蔽效应

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