FMCW雷达近程测距系统设计及实验研究

发布时间：2017-12-02 16:06

  本文关键词：FMCW雷达近程测距系统设计及实验研究

  更多相关文章： FMCW雷达 差频信号 线性矫正 WIN_FFT_CTA 初始相位

【摘要】：FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)即调频连续波,FMCW雷达具有超大时宽带宽积、分辨力高、无距离盲区、抗干扰能力强、发射功率低且易集成的特点,在精确制导、汽车防撞、建筑测量、液位/料位测量等领域中具有广阔的应用前景,其测量原理及基础硬件日益成熟,而实际应用中的测量精度及实时性仍有待提高。本文通过对FMCW雷达测距理论的研究以及近程测距差频信号的研究与处理,采用雷达传感器IVS-179,设计了以TMS320F28335为核心的FMCW雷达近程测距系统,并在实验的基础上对测量精度关键技术进行了研究。研究FMCW雷达工作机制及锯齿波测距原理,分析了差频信号的频谱泄漏及固有分辨力问题,然后对FMCW测距系统的进行了整体软硬件设计,采用矫正波形电压的方式提高调频线性度,并设计了数字编程式波形发生器,分析FMCW雷达差频信号的调制泄漏特性及距离特性,设计了MFB结构高通滤波器、自适应可编程放大电路及Sallen-Key结构低通滤波器分别解决调制泄漏、信号强度及高频干扰的问题。分析现有鉴频算法的优缺点,详细介绍了WIN_FFT_CTA算法的实现原理及计算流程,并仿真得到理论测量精度,明确了初始相位提高测量精度的可行性,最后使用C语言编程实现了鉴频算法在DSP中运行,单次算法计算时间为58.5ms。搭建测距系统实验平台,采用短时WIN_FFT_CTA算法近似估计差频信号瞬时频率,以距离平整度间接表示调频线性度,将调频线性度提高了约16倍。使用步进增量距离调整、线性拟合法标定距离,在测距实验中得到,采用本文鉴频算法使用频率估计距离精度为2mm,使用初始相位估计距离精度为0.15mm,相对FFT算法其测距精度大大提高。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN953.2

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本文编号：1245459