毫米波汽车防撞雷达多目标探测及跟踪方法研究
发布时间：2022-10-03 20:06
毫米波雷达在无人驾驶和高级辅助驾驶系统主动防撞应用中起着重要作用。本课题针对现实路况中多目标探测和跟踪问题开展研究,主要工作包括:（1）针对毫米波汽车防撞雷达的多目标探测问题,采用一种多斜率调频波形。该波形利用两组不同周期的对称三角形调频连续波,形成四段具有不同调频斜率的线性调频波形对多目标进行探测。该波形结合相应的目标匹配方法,能将多个目标的距离、速度信息提取出来,解决了传统波形及信号处理方法的距离、速度耦合及虚假目标的问题。场外试验表明,多斜率调频波形及其信号处理方法能有效实现对多目标的探测。（2）针对毫米波汽车防撞雷达在道路杂波环境中的目标检测问题,为了使防撞雷达的目标检测具有恒定的虚警率,且具备抗多目标干扰能力,采用在多目标情况下表现较好的有序统计量恒虚警（OS-CFAR）算法,通过仿真和实验验证了有序统计量恒虚警算法的有效性。（3）针对车辆多散射点引起的差频信号频谱展宽问题,在检测之后的频谱上采用聚类分析方法将属于同一个目标的多散射点归类;针对FFT“栅栏效应”造成的差频频率测量误差问题,采用能量重心算法来对频谱进行校正,从而提取高精度的距离、速度参数。（4）对提取的多目标的...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 汽车防撞雷达方案比较
1.2.1 超声波防撞雷达
1.2.2 红外防撞雷达
1.2.3 激光防撞雷达
1.2.4 毫米波防撞雷达
1.3 国内外发展及研究现状分析
1.3.1 国内外发展情况
1.3.2 多目标探测及跟踪方法研究现状
1.4 论文主要工作及内容安排
2 毫米波汽车防撞雷达的系统组成及工作原理
2.1 系统的组成及工作原理
2.2 波形比较
2.2.1 锯齿调频连续波
2.2.2 对称三角形调频连续波
2.2.3 对称三角形+点频信号调频连续波
2.2.4 多斜率调频连续波
2.2.5 多斜率调频连续波波形参数设计
2.3 多斜率调频连续波测距、测速方法
2.4 测角原理
2.5 本章小结
3 多斜率调频连续波防撞雷达的多目标检测及参数提取
3.1 多目标探测信号处理关键问题分析
3.1.1 多目标环境下的目标检测问题
3.1.2 多目标探测的高精度参数提取问题
3.1.3 多目标跟踪问题
3.2 恒虚警检测
3.2.1 CA-CFAR
3.2.2 OS-CFAR
3.2.3 CA-CFAR与OS-CFAR的仿真对比
3.3 参数的高精度提取
3.3.1 聚类分析
3.3.2 能量重心算法
3.4 本章小结
4 多斜率调频连续波防撞雷达的多目标跟踪
4.1 多目标跟踪方案的论证及设计
4.2 目标跟踪建模及滤波
4.2.1 目标运动方程与量测方程
4.2.2 目标运动模型
4.2.3 无迹卡尔曼滤波
4.3 基于随机有限集的多目标跟踪
4.3.1 随机集滤波模型
4.3.2 PHD滤波
4.4 变结构多模型(VSMM)算法
4.5 GMPHD算法
4.6 本章小结
5 多斜率调频连续波防撞雷达的信号处理实现及试验
5.1 防撞雷达的信号处理实现
5.1.1 毫米波雷达前端
5.1.2 中频信号调理电路设计
5.1.3 数字信号处理模块设计
5.2 多目标探测验证
5.3 多目标跟踪验证
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]车载毫米波雷达频率划分和产品现状分析[J]. 刘玉超,梅亨利,王景. 科技与创新. 2017(11)
[2]多目标跟踪数据关联方法综述[J]. 杨凡弟. 科技视界. 2016(06)
[3]一种改进的车载雷达多目标检测方法[J]. 宋洋. 电子科技. 2014(11)
[4]防撞雷达——汽车防碰撞系统的核心[J]. 吕光辉,张忍. 汽车工业研究. 2013(01)
[5]一种鱼雷多目标跟踪数据关联方法[J]. 杨向锋,杨云川,郭磊. 鱼雷技术. 2012(06)
[6]60GHz射频芯片——无线通信学术和产业界研究的新热点[J]. 何仲夏. 前沿科学. 2010(02)
[7]离散频谱能量重心法频率校正精度分析及改进[J]. 丁康,郑春松,杨志坚. 机械工程学报. 2010(05)
[8]一种LFMCW雷达距离速度去耦合方法[J]. 吴礼,彭树生,肖泽龙,是湘全. 现代雷达. 2008(11)
[9]相控阵雷达多目标跟踪原理及数据关联算法研究[J]. 王兰云,赵拥军. 电光与控制. 2007(01)
[10]毫米波LFMCW雷达加速运动目标回波检测与加速度-速度估计[J]. 杜雨洺,张容权,杨建宇. 红外与毫米波学报. 2005(05)
博士论文
[1]毫米波汽车防撞雷达的设计与实现[D]. 黄文奎.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2006
硕士论文
[1]地面机动目标毫米波探测信号处理研究[D]. 张恒.南京理工大学 2017
[2]汽车防撞雷达多目标跟踪算法研究[D]. 龚迅.南京理工大学 2017
[3]24GHz汽车防撞雷达天馈关键技术研究[D]. 杨战.南京理工大学 2016
[4]基于自适应卡尔曼粒子滤波的目标跟踪算法的研究[D]. 李学超.东北大学 2013
[5]基于SPCE061A的汽车防碰撞报警系统研究[D]. 胡三根.华南理工大学 2012
[6]基于DSP和FPGA的雷达杂波恒虚警处理技术研究及性能分析[D]. 赵海涛.大连海事大学 2012
[7]基于分类多模型法的目标跟踪研究[D]. 徐铁城.武汉理工大学 2011
[8]LFMCW雷达信号处理软硬件设计[D]. 李石.西安电子科技大学 2010
[9]汽车自动防撞雷达系统的研究[D]. 江登银.江西理工大学 2009
[10]基于FPGA汽车防撞雷达信号处理机的设计与实现[D]. 朱剑.南京理工大学 2008
本文编号：3684734
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 汽车防撞雷达方案比较
1.2.1 超声波防撞雷达
1.2.2 红外防撞雷达
1.2.3 激光防撞雷达
1.2.4 毫米波防撞雷达
1.3 国内外发展及研究现状分析
1.3.1 国内外发展情况
1.3.2 多目标探测及跟踪方法研究现状
1.4 论文主要工作及内容安排
2 毫米波汽车防撞雷达的系统组成及工作原理
2.1 系统的组成及工作原理
2.2 波形比较
2.2.1 锯齿调频连续波
2.2.2 对称三角形调频连续波
2.2.3 对称三角形+点频信号调频连续波
2.2.4 多斜率调频连续波
2.2.5 多斜率调频连续波波形参数设计
2.3 多斜率调频连续波测距、测速方法
2.4 测角原理
2.5 本章小结
3 多斜率调频连续波防撞雷达的多目标检测及参数提取
3.1 多目标探测信号处理关键问题分析
3.1.1 多目标环境下的目标检测问题
3.1.2 多目标探测的高精度参数提取问题
3.1.3 多目标跟踪问题
3.2 恒虚警检测
3.2.1 CA-CFAR
3.2.2 OS-CFAR
3.2.3 CA-CFAR与OS-CFAR的仿真对比
3.3 参数的高精度提取
3.3.1 聚类分析
3.3.2 能量重心算法
3.4 本章小结
4 多斜率调频连续波防撞雷达的多目标跟踪
4.1 多目标跟踪方案的论证及设计
4.2 目标跟踪建模及滤波
4.2.1 目标运动方程与量测方程
4.2.2 目标运动模型
4.2.3 无迹卡尔曼滤波
4.3 基于随机有限集的多目标跟踪
4.3.1 随机集滤波模型
4.3.2 PHD滤波
4.4 变结构多模型(VSMM)算法
4.5 GMPHD算法
4.6 本章小结
5 多斜率调频连续波防撞雷达的信号处理实现及试验
5.1 防撞雷达的信号处理实现
5.1.1 毫米波雷达前端
5.1.2 中频信号调理电路设计
5.1.3 数字信号处理模块设计
5.2 多目标探测验证
5.3 多目标跟踪验证
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]车载毫米波雷达频率划分和产品现状分析[J]. 刘玉超,梅亨利,王景. 科技与创新. 2017(11)
[2]多目标跟踪数据关联方法综述[J]. 杨凡弟. 科技视界. 2016(06)
[3]一种改进的车载雷达多目标检测方法[J]. 宋洋. 电子科技. 2014(11)
[4]防撞雷达——汽车防碰撞系统的核心[J]. 吕光辉,张忍. 汽车工业研究. 2013(01)
[5]一种鱼雷多目标跟踪数据关联方法[J]. 杨向锋,杨云川,郭磊. 鱼雷技术. 2012(06)
[6]60GHz射频芯片——无线通信学术和产业界研究的新热点[J]. 何仲夏. 前沿科学. 2010(02)
[7]离散频谱能量重心法频率校正精度分析及改进[J]. 丁康,郑春松,杨志坚. 机械工程学报. 2010(05)
[8]一种LFMCW雷达距离速度去耦合方法[J]. 吴礼,彭树生,肖泽龙,是湘全. 现代雷达. 2008(11)
[9]相控阵雷达多目标跟踪原理及数据关联算法研究[J]. 王兰云,赵拥军. 电光与控制. 2007(01)
[10]毫米波LFMCW雷达加速运动目标回波检测与加速度-速度估计[J]. 杜雨洺,张容权,杨建宇. 红外与毫米波学报. 2005(05)
博士论文
[1]毫米波汽车防撞雷达的设计与实现[D]. 黄文奎.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2006
硕士论文
[1]地面机动目标毫米波探测信号处理研究[D]. 张恒.南京理工大学 2017
[2]汽车防撞雷达多目标跟踪算法研究[D]. 龚迅.南京理工大学 2017
[3]24GHz汽车防撞雷达天馈关键技术研究[D]. 杨战.南京理工大学 2016
[4]基于自适应卡尔曼粒子滤波的目标跟踪算法的研究[D]. 李学超.东北大学 2013
[5]基于SPCE061A的汽车防碰撞报警系统研究[D]. 胡三根.华南理工大学 2012
[6]基于DSP和FPGA的雷达杂波恒虚警处理技术研究及性能分析[D]. 赵海涛.大连海事大学 2012
[7]基于分类多模型法的目标跟踪研究[D]. 徐铁城.武汉理工大学 2011
[8]LFMCW雷达信号处理软硬件设计[D]. 李石.西安电子科技大学 2010
[9]汽车自动防撞雷达系统的研究[D]. 江登银.江西理工大学 2009
[10]基于FPGA汽车防撞雷达信号处理机的设计与实现[D]. 朱剑.南京理工大学 2008
本文编号：3684734
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