毫米波雷达测速测距算法研究与实现

发布时间：2020-05-23 14:08

【摘要】：随着人工智能的发展,毫米波雷达作为一款非接触式测速测距传感器,在越来越多的领域得到广泛应用。其中,在汽车自动驾驶领域,可以应用于盲区监测、变道辅助和防碰撞预警;在无人机领域,可以实现无人机定高和防碰撞;在安防领域,结合球机可以实现边界移动目标实时跟踪。因此毫米波雷达具有广阔的应用前景。自从雷达集成芯片的使用,毫米波雷达基础技术和硬件技术逐渐成熟,实际应用中的测量精度也得以明显提高。本文围绕毫米波雷达测速测距进行了深入分析,设计了一种基于24GHz毫米波雷达的测速测距系统。主要研究内容如下:首先详细说明了连续波测速原理和调制波形线性调频连续波(LFMCW,Linear Frequency Modulation Continuous Wave)、频移键控(FSK,Frequency Shift Keying)、多频移键控(MFSK,Multifrequency-Shift Keying)的测速测距原理并通过仿真分析了它们的优缺点,由于MFSK兼具LFMCW和FSK的优点,最终选用其作为本系统的调制波形,根据理论需要,确定其参数。其次,详细介绍了后端信号处理FFT与chirp-z变换原理,所采用的方法是先用FFT得到中频信号的粗略值,再应用chirp-z细化频谱得到精度更高的频率值,以提高系统测量精度。在理论分析的基础上,进一步对软硬件部分进行了详细设计,采用了比分立元器件抗干扰性更高、一致性更好的雷达集成芯片BGT24MTR11和ADF4158发射MFSK调制波形,软件上对主芯片STM32F303进行相应的外围驱动配置,然后经过对中频信号分析,计算得距离与速度。最后,设计了上位机数据采集平台,采集实时数据,并对数据进行分析,实现了目标距离的测量,2m至30m范围内测量误差在0.05m左右,并成功应用于汽车后装上,验证了系统的可行性。
【图文】：

MFSK信号处理图

图 2.8 相位与频率计算距离与速度曲线图与速度计算过程复杂，，根据图 2.8 所示，，使频率测量、相位测量曲线正交。优化后为：4(1)02=ΔΔ +VcRfNshift…………2(1)- =Nfsweep时，条件式（2-32）为：ΔR =ΔV与距离 R0为：22(1)0NKRR Δ=Δ π …………22(1)0NKVV+ Δ=Δ π …………
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN958

【参考文献】

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本文编号：2677472