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基于改进Rife算法的LFMCW雷达动目标测距方法

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微波学报 2019年第S1期 233-238页

作者：邹丽蓉朱莉张盛张喆南京理工大学电光学院探测与控制工程系淮海工业集团有限公司

线性调频连续波(lfmcw)雷达根据差频信号来得到距离信息,动目标由于与雷达存在相对运动,会产生多普勒频移,通过估计差频信号线性区域的互异频率值来获得目标的距离信息及其径向速度。因此,高精度的频率估计对于获得目标信息尤为重要。由... 详细信息

线性调频连续波(lfmcw)雷达根据差频信号来得到距离信息,动目标由于与雷达存在相对运动,会产生多普勒频移,通过估计差频信号线性区域的互异频率值来获得目标的距离信息及其径向速度。因此,高精度的频率估计对于获得目标信息尤为重要。由于Rife算法在被估计频率接近量化频率时估计精度较差,提出改进Rife(I-Rife)算法。I-Rife算法利用频移技术和频谱细化技术将被估计频率移动到两量化频率的中心区域后,再利用Rife算法进行频率估计。仿真结果表明,在一定信噪比范围内,基于该算法的频率估计精度得到有效提高,接近克拉美罗下界。

关键词： LFMCW雷达动目标频率估计 I-Rife算法

基于相关融合的LFMCW雷达规则区中频信号提取法

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计算机应用研究 2020年第S02期37卷 277-278,281页

作者：肖玮闫隆基刘思蔚杨辉跃陆军勤务学院重庆401311

针对lfmcw(linear frequency modulation continuous wave)雷达中频信号存在非规则区干扰影响其测距精度,而现有解决方法不利于推广的问题,提出一种基于相关融合的LFMCW雷达规则区中频信号提取方法。首先,利用中频信号规则区内相关性高... 详细信息

针对lfmcw(linear frequency modulation continuous wave)雷达中频信号存在非规则区干扰影响其测距精度,而现有解决方法不利于推广的问题,提出一种基于相关融合的LFMCW雷达规则区中频信号提取方法。首先,利用中频信号规则区内相关性高、非规则区内相关性低的信号特性,通过比较其相关系数的数值高低来剔除非规则区干扰,得到多段初相位不同的规则区中频信号;然后,针对初相位不同对后续时域融合带来的不便,对多段初相位不同的规则区中频信号进行相位校正,得到多段初相位相同的规则区中频信号;最后,从提高信噪比的角度出发,对多段初相位相同的信号进行时域融合,完成规则区中频信号的融合提取。仿真和实测实验表明,该方法能有效去除LFMCW雷达非规则区干扰,提取出规则区中频信号,从信号源头上为提高LFMCW雷达测距精度奠定了基础。

关键词：相关融合规则区中频信号相位校正 LFMCW雷达

基于DDS和PLL的LFMCW雷达频率源设计与分析

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国外电子测量技术 2021年第1期40卷 106-110页

作者：孙吉良何勰申江江董伟洁赵艺海军航空大学91206部队青岛266000

根据线性调频连续波(lfmcw)雷达差频信号特性,结合调相理论分析了扫频线性度误差和接收机频率分辨率对距离分辨率的影响,然后依据理论分析结果进行了X波段频率源设计。频率源设计采用直接数字频率合成技术+锁相环(DDS+PLL)相结合的技术... 详细信息

根据线性调频连续波(lfmcw)雷达差频信号特性,结合调相理论分析了扫频线性度误差和接收机频率分辨率对距离分辨率的影响,然后依据理论分析结果进行了X波段频率源设计。频率源设计采用直接数字频率合成技术+锁相环(DDS+PLL)相结合的技术,对频率源各部分电路结构及芯片参数进行了分析,获得了高分辨率、低相位噪声以及高带宽的中心频率为10GHz的信号源。对该信号进行测试和拟合得到了信号的扫频线性度误差函数,为完成更高线性度的LFMCW雷达频率源设计以达到更高的距离分辨率需求提供参考。

关键词： LFMCW雷达频率源距离分辨率 DDS+PLL

基于LFMCW雷达的无人机目标检测算法研究

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基于LFMCW雷达的无人机目标检测算法研究

作者：莫禹涵哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着电子技术的发展,小型消费级无人机逐渐进入到大众的视野。它具有体积小、易操作、飞行方式灵活等特点,深受消费者喜爱。但小型无人机的普及也为一些重点地区例如机场、军队、铁路沿线等地的低空安全带来了很大威胁。一方面无人机的... 详细信息

随着电子技术的发展,小型消费级无人机逐渐进入到大众的视野。它具有体积小、易操作、飞行方式灵活等特点,深受消费者喜爱。但小型无人机的普及也为一些重点地区例如机场、军队、铁路沿线等地的低空安全带来了很大威胁。一方面无人机的低慢小特性使得常规雷达很难探测到目标;另一方面无人机的成本很低,用高成本的高性能雷达去探测也不现实。因此急需一种小型化,低成本的雷达设计方案来反制黑飞的无人机。本文的研究基于线性调频连续波（lfmcw）雷达,立足于当下的低空防务热点,深入研究了无人机目标的回波特点以及实际应用场景中的现实问题。并针对低成本、小型化的现实需求提出了传统长时间相参积累方法的改进。最后在实际的系统上实现了LFMCW雷达对无人机目标的检测。主要研究内容如下:文章首先研究了LFMCW雷达的结构及其工作原理,包括动目标指示（MTI）,动目标检测（MTD）和恒虚警检测（CFAR）等。分析了该体制下无人机目标回波的特点。然后对低空小目标在长时间相参积累时的跨距离单元,跨多普勒单元的两个问题进行了深入研究。对于跨距离单元的问题,选择基于Radon-Fouier变换（RFT）的相参积累方法进行了仿真,并提出了适用于LFMCW雷达的时域Chirp-Z变换（CZT）-RFT相参积累的方法来校正目标的距离走动。对于跨多普勒单元的问题,选择高阶模糊函数法（HAF）和去线性调频（Dechirp）法进行了仿真,并结合CZT-RFT将目标能量最大限度积累起来,通过实测数据加以验证;最后在FPGA和DSP上实现了基于MTI+MTD结构的无人机目标检测系统,并在外场测试中取得了较好的效果。

关键词：无人机探测 LFMCW雷达长时间积累 Radon-Fouier变换高阶模糊函数去线性调频

基于LSTM的LFMCW雷达相互干扰抑制方法

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火控雷达技术 2023年第1期52卷 135-139页

作者：杨晨于贵龙西安电子工程研究所西安710100

随着汽车雷达的广泛应用,雷达之间的相互干扰越来越受到人们的关注。为了缓解雷达相互干扰的问题,本文提出了一种基于迭代阈值检测和LSTM的干扰抑制方法,首先迭代检测干扰信号的位置,然后利用LSTM恢复出被干扰的回波信号。经过仿真验证... 详细信息

随着汽车雷达的广泛应用,雷达之间的相互干扰越来越受到人们的关注。为了缓解雷达相互干扰的问题,本文提出了一种基于迭代阈值检测和LSTM的干扰抑制方法,首先迭代检测干扰信号的位置,然后利用LSTM恢复出被干扰的回波信号。经过仿真验证,所提方法能有效抑制LFMCW雷达的相互干扰,经过处理后雷达能准确获取目标信息。

关键词： LFMCW雷达干扰抑制迭代阈值 LSTM

LFMCW雷达回波信号模拟与FPGA验证技术研究

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LFMCW雷达回波信号模拟与FPGA验证技术研究

作者：仲倩南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文主要对线性调频连续波雷达回波信号模拟进行了详细的理论分析与软件仿真,并进行了FPGA系统设计与验证,通过Quartus II软件与FPGA芯片的紧密配合,完成了单通道与多通道下单目标及多目标LFMCW雷达目标回波的模拟,并对硬件系统进行了... 详细信息

本文主要对线性调频连续波雷达回波信号模拟进行了详细的理论分析与软件仿真,并进行了FPGA系统设计与验证,通过Quartus II软件与FPGA芯片的紧密配合,完成了单通道与多通道下单目标及多目标LFMCW雷达目标回波的模拟,并对硬件系统进行了验证。在多通道系统的验证中,本文针对目标角度相近时传统多重信号分类算法分辨率低的问题,提出一种改进的多重信号分类算法,并以L型阵列为例进行深入的理论分析与仿真验证,证明该算法能有效提高波达角估计的分辨率。论文的主要工作如下:(1)对LFMCW雷达发射信号进行分析,介绍了LFMCW雷达的测距、测速与测向原理。对雷达目标模型进行分析,分析了几种常用的目标幅度起伏模型。针对雷达回波中的背景信号,介绍了地杂波与噪声的几种常用幅度概率分布模型。(2)确定LFMCW雷达回波信号模拟系统的总体框架结构,并对各个模块进行公式推导与Matlab仿真。对Swerling型分布的目标起伏模型及韦布尔分布的地杂波进行分析与建模,并通过Matlab进行仿真验证。(3)对单通道与多通道下单目标及多目标的LFMCW雷达回波模拟系统进行硬件设计。通过Quartus II软件对硬件模块进行设计,并给出各个模块的设计框图与原理分析,采用FPGA完成硬件系统实现。(4)对硬件实现的LFMCW雷达回波模拟系统进行模块验证、系统统调、单通道测速测距验证及多通道测向验证,通过在板级调试中采用Signal Tap抓取各模块输出信号,并联合Matlab进行分析,验证硬件系统的正确性。(5)针对目标方位相近时传统多重信号分类算法分辨率低的问题,提出了一种改进的多重信号分类算法,改善了系统在多目标信号到达角比较接近时的测量性能,仿真结果验证了其有效性。

关键词： LFMCW雷达回波信号模拟 FPGA 多重信号分类算法

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LFMCW雷达信号处理系统设计与实现

LFMCW雷达信号处理系统设计与实现

作者：周振丹华中科技大学

学位级别：硕士

线性调频连续波(lfmcw)体制的雷达因其体积小、测距和测速精度高、无测距盲区、成本低在目标有源探测领域得到广泛应用。近年来,随着低空领域的开放,以无人机为代表的“低慢小”飞行器市场进入飞速发展期,对无人机的有效监视与管控成为... 详细信息

线性调频连续波(lfmcw)体制的雷达因其体积小、测距和测速精度高、无测距盲区、成本低在目标有源探测领域得到广泛应用。近年来,随着低空领域的开放,以无人机为代表的“低慢小”飞行器市场进入飞速发展期,对无人机的有效监视与管控成为亟待解决的难题。本文采用lfmcw体制雷达方案对无人机目标进行探测,重点针对多普勒处理与杂波抑制、恒虚警检测等关键信号处理算法进行理论研究与仿真分析,并基于以FPGA为核心的硬件系统平台完成了lfmcw信号处理算法的设计与实现。本文主要工作内容如下:1.对锯齿波LFMCW雷达信号原理与测距测速方法进行了研究,并根据项目需求设计了LFMCW雷达信号处理系统方案与关键参数。2.深入分析多普勒处理中的动目标显示(MTI)技术和二维FFT中速度维FFT等效实现多普勒滤波器组的原理,结合目标速度特征、速度维FFT点数等重要参数对算法进行仿真,获取系统设计参数对算法性能的影响,用于指导实际系统设计。针对传统恒虚警检测和可变指数恒虚警检测在复杂杂波环境下的缺点,研究了可变指数恒虚警检测的改进算法,并结合工程化实现的需求对其进行优化,有效改善了目标检测算法应对复杂杂波环境的能力。3.在FPGA硬件平台上对LFMCW雷达信号处理系统进行实现,并验证LFMCW雷达信号处理系统的可行性。首先给出了系统设计的整体框架和硬件设计方案,再针对信号实时采集的要求,设计了基于乒乓缓存结构的信号采集模块,利用DDR实现矩阵转置的方法进行MTI和二维FFT的预处理,使得对信号进行MTI和二维FFT处理更加方便简单。最后对系统的关键模块和系统功能进行验证,证明系统的有效性。

关键词： LFMCW雷达信号处理多普勒处理恒虚警检测 FPGA

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LFMCW雷达目标识别算法研究与实现

LFMCW雷达目标识别算法研究与实现

作者：袁涛南京信息工程大学

学位级别：硕士

目标信号识别技术是新一代线性调频连续波（lfmcw）雷达重要的技术研究课题。在近距离探测中线性调频连续波雷达拥有比传统脉冲雷达独特的优点,使其得到广泛的研究和应用,线性调频连续波雷达具备理论上无探测盲区、距离分辨率较高、发... 详细信息

目标信号识别技术是新一代线性调频连续波（lfmcw）雷达重要的技术研究课题。在近距离探测中线性调频连续波雷达拥有比传统脉冲雷达独特的优点,使其得到广泛的研究和应用,线性调频连续波雷达具备理论上无探测盲区、距离分辨率较高、发射功率低、结构简单、低截获抗干扰等优点。相比于脉冲体制的雷达,LFMCW雷达在其理论研究和硬软件实现方面还不够成熟和完善,但是随着国内外学者对其理论研究的进一步深入、雷达应用技术的提高,近年来线性调频连续波雷达越来越广泛的应用于无人机探测、汽车防撞等军事和民用等领域。本文首先分析和介绍线性调频连续波雷达基本工作原理。例如测速测距的基本原理,锯齿波雷达和三角波雷达的区别等。这些原理为后面的实验提供了理论依据。随后根据对多目标的识别问题,提出一种基于互相关函数的算法,本算法相比较已有算法拥有算法简单易理解,计算量少,距离速度精度高等特点。基于对目标识别的研究,本文还设计出了一套LFMCW雷达信号处理算法,主要包括MTI（动目标雷达信号显示）、MTD（动目标雷达信号检测）、CFAR（恒虚警信号检测）、多目标信号配对。这些信号处理算法分别通过Matlab仿真验证算法结果具备较高的精度和准确性。本文还基于研究团队自行开发的FPGA+DSP通用雷达数字信号处理板,完成了主要功能模块程序的开发和上述算法验证,结果表明:本研究算法能够有效实现对多通道目标的快速探测,具有较高的研究和应用价值。

关键词： LFMCW雷达多目标识别雷达信号处理 FPGA DSP

提高LFMCW雷达近程探测测距精确度的算法研究

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科技创新导报 2022年第29期19卷 128-131页

作者：肖怀玉王洪源沈阳理工大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110159

为减弱FFT的“栅栏效应”对LFMCW雷达差频信号频率估计精确度的影响,提高LFMCW雷达近程探测测距精度,首先建立差频信号模型,并选择4种常用的提高LFMCW雷达测距精度的算法进行理论分析,其次分别进行处理差频信号的仿真实验。仿真实验表明... 详细信息

为减弱FFT的“栅栏效应”对LFMCW雷达差频信号频率估计精确度的影响,提高LFMCW雷达近程探测测距精度,首先建立差频信号模型,并选择4种常用的提高LFMCW雷达测距精度的算法进行理论分析,其次分别进行处理差频信号的仿真实验。仿真实验表明:在设定的信噪比的噪声干扰下,本文选择的4种算法都可以提高LFMCW雷达的测距精度。

关键词： FFT LFMCW雷达差频信号频率估计提高测距精度