车载毫米波雷达前视成像系统研究

发布时间：2020-04-06 20:28

【摘要】：虽然汽车给人们带来了便利,但是频繁的交通事故给人们的生命财产安全带来极大的威胁。为了能够降低或避免交通事故的发生,论文对车载毫米波雷达前视成像系统进行研究,依靠毫米波雷达全天候、全天时的工作特性,将毫米波雷达与阵列天线成像技术相结合,实现对车体前方场景的实时、动态、高分辨率成像,突破视觉传感器与人眼的观测局限,以提高平台在大雾、沙尘、黑夜等极端天气下,对前方的道路信息获取,确保汽车在恶劣环境下的安全行驶。本文的主要研究工作如下:该系统以阵列天线为基础,结合调频续波体制的雷达特点,采用收发分置的双排阵列天线,通过多发多收的工作方式,建立前视成像的几何模型,并推导该模型下的距离分辨率与方位分辨率。根据调频连续波体制雷达发射调频连续波信号,推导出调频连续波前视成像的回波信号模型。基于车载前视模型的建立,本文将后向投影成像算法与二维波数域成像算法应用到此模型中,通过对前方区域场景中的点目标进行成像仿真实验,表明此两种成像算法都能够获得车体前方观测区域二维高分辨图像。针对实际过程中车载平台的运动、发动机的振动、车体的晃动以及路面高低不平等现象会使录取的回波数据有较大的失真,从而导致图像聚焦质量下降。本文采用相位梯度自聚焦(PGA)算法对失真的复图像进行误差估计及补偿,通过仿真实验表明此方法能够将散焦的图像予以矫正以得到聚焦良好的雷达图像。
【图文】：

示意图,场景,示意图,后向投影

利用后向投影成像算法（BP）对汽车斜前方进行二维高分辨率成像[38]。场景示意图如图1-2 所示，系统成像的示意图如图 1-3 所示。将两图对比可以看出，该系统能够精确的描述出实际场景中物体的位置。在汽车高速行驶时，由于发射信号的波束宽度窄，会造成多普勒频移差，从而导致图像失真，所以该大学的研究者通过对该误差进行分析，构建误差补偿因子对信号相位进行补偿，得到了聚焦良好的图像[39]。为了满足成像实时性的要求，应用压缩感知的方法，大大减少后向投影成像算法的运算量[40]。图 1-2 场景示意图Fig.1-2 Scene schematic diagram图 1-3 系统成像图Fig.1-3 System imaging map由于国内的车载毫米波雷达系统的研制水平不高，对于车载毫米波雷达成像技术的研究较少，，目前只有北京行易道公司实现了汽车斜前视 SAR 成像，用于

示意图,系统成像

确的描述出实际场景中物体的位置。在汽车高速行驶时，由于发射信号的波度窄，会造成多普勒频移差，从而导致图像失真，所以该大学的研究者通过误差进行分析，构建误差补偿因子对信号相位进行补偿，得到了聚焦良好的[39]。为了满足成像实时性的要求，应用压缩感知的方法，大大减少后向投影算法的运算量[40]。图 1-2 场景示意图Fig.1-2 Scene schematic diagram
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.6

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