汽车防撞雷达目标环境仿真与目标模拟器的设计

发布时间：2020-03-23 04:12

【摘要】：汽车防撞雷达的研究在全球呈上升趋势,国内起步较晚。汽车防撞雷达一方面可以减少交通事故的发生,另一方面是未来自动驾驶系统中的重要环节,因此研究它有重要意义。在汽车防撞雷达的研制过程中,需要大量的外场实验,如果有目标模拟器,就可以在实验室中模拟各种场景,节约研制成本。本文的目的就是对汽车防撞雷达的目标环境进行研究,并设计汽车防撞雷达目标模拟器,主要工作如下:1.介绍了汽车防撞雷达的工作体制,对LFMCW体制雷达的测距、测速原理进行分析,介绍了雷达模糊函数和提高雷达距离速度分辨力的方法。2.根据汽车防撞雷达的工作原理,对点目标运动的和静止状态下的距离、速度特性进行分析。通过文献,找出地杂波和噪声的特点,根据特点建立数学模型,编写MATLAB程序,对目标回波进行建模仿真。3.阐述了恒虚警处理的基本原理,介绍了均值类恒虚警处理算法和有序统计类恒虚警处理算法,简述了其它恒虚警处理算法,并对各种算法进行了对比分析和比较。针对道路目标回波特点,根据测试发现OSSO-CFAR算法较为适合本文应用,但仍有不足。因此,对OSSO-CFAR算法进行了改进,对改进后的算法的性能进行分析。4.提出了一种目标模拟器的硬件框架,分析每一部分的原理和功能。用DSP的PWM模块和滤波器产生正弦波信号,来模拟多普勒频率,并用观察实际波形来证明效果。
【图文】：

示意图,雷达系统,示意图,差拍信号

第 2 章 LFMCW 雷达原理车在道路上的环境与目标回波，首先需要了解汽车防撞雷达的性连续调频波探测目标速度和距离的原理，以及雷达的距离速雷达系统雷达系统框图如图 2-1 所示。雷达系统的基本原理是将小部分,与目标回波信号混频得到差拍信号,再将差拍信号 A/D 变换,再进行谱分析,在频域里获得目标的距离和速度信息。

示意图,差拍,雷达信号,示意图

图 2-2 LFMCW 雷达信号差拍处理示意图如图 2-2 所示，LFMCW 雷达信号在上扫频期间可表示为：[ ]20 0 0 e( ) cos[2 ( 1/ 2 ) ] / 2, 0Ts t = A π f t + μ t + φt ∈ T = T （2-1其中0A ，0φ 分别为发射信号的振幅和初相，，0f 是 t = 0时发送的瞬时频率，即发射信的中心频率， μ = B /T为调频斜率，B为有效带宽，T 为有效时宽。设一点目标，速度为v，距离雷达的初始距离为0R （ t = 0时），那么该点目标的回信号 ( )Rs t 在eT 内可表示为( ( )) ( ( ))20 0 0 0( ) cos{2 [ 1/ 2 ] }R rs t = K A π f t τ t + μ t τ t + ф+ θ（2-2其中rK 为反射系数，0θ 为目标反射引起的附加相移，根据延迟与距离的公式 τ =2 R 得到，0 0τ (t ) = 2( R vt ) /c = τ kt(02 / /dk = v c = f f为归一化多普勒频率)为目标瞬时回延迟c为光速。将 ( )Ts t 和 ( )Rs t 进行基带混频(略去混频损耗因子)，得到差拍信号 ( )Bs t ：2 20 0 0( ) 1/ 2 cos{2 [ 1/ 2 ( ) ( ) ( ) ] }B rs t = K A π μτ t + f τ t + μτ t t θ（2-3
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.67

【参考文献】