区域安防毫米波雷达信号处理算法研究

发布时间：2020-10-23 09:10

　　 安全是一个永恒的话题,随着科技的进步,安防技术也有了长足的发展。针对无人机等低空、慢速的小型入侵目标,传统的安防系统监测范围极为有限,难以实现全天时、全天候、低误报率的探测要求。随着毫米波器件、电路及天线技术的发展,毫米波雷达的应用得到了很大的发展。毫米波雷达不受光线、能见度的影响,具备全天时、全天候探测能力,可以应用于近距离区域安防。本文围绕区域安防毫米波雷达系统展开,对区域安防毫米波雷达信号处理算法进行研究,主要内容如下:1.针对区域安防毫米波雷达多目标检测问题,提出组合波形FMCW多目标检测算法。首先设计了一种组合波形调频连续波,并对其多目标检测的可行性进行理论分析,在此基础上,提出两种针对虚假目标问题的目标匹配方法。其次对算法采用的多目标测角方法和恒虚警检测方法进行了介绍,给出组合波形FMCW多目标检测算法的具体实现流程。通过仿真实验验证了组合波形FMCW多目标检测算法的有效性。2.针对区域安防毫米波雷达“低、慢、小”目标检测问题,提出一种锯齿波FMCW“低、慢、小”目标检测算法。首先分析了锯齿波FMCW“低、慢、小”目标检测算法原理,然后,通过杂波抑制处理低信噪比下目标检测困难的问题,在此基础上提出了一种在低信噪比下能保持较稳定估计精度的改进型频率估计算法。最后,给出了锯齿波FMCW“低、慢、小”目标检测算法的具体实现流程。低信噪比下的仿真实验验证了锯齿波FMCW“低、慢、小”目标检测算法的有效性。3.针对区域安防雷达系统应用场景中不同工作模式下导向矢量失配敏感度需求不同的问题,研究了自适应目标检测方法,提出了一种低信噪比环境下适用于多种雷达工作模式的参数化自适应检测方法。首先,利用协方差矩阵的反对称性推导了低信噪比下的反对称导向矢量失配敏感型检测器和反对称导向矢量失配稳健型检测器。然后,通过参数化处理得到适用于雷达扫描和跟踪等多种模式的参数化自适应检测器。仿真实验证明,所提出的参数化自适应检测方法在小训练样本条件下相比现有方法具有更好的检测性能,适用于导向矢量失配条件下的多种应用环境。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：D631.4;TN957.51
【部分图文】：

论文结构框图

综合本章前几节的论述，本文提出的组合波形 FMCW 多目标检测算法的具体流程如图 3.10 所示。图3.10 组合波形 FMCW 多目标检测算法流程组合波形 FMCW 目标检测算法的具体实现步骤如下：1.毫米波 FMCW 雷达通过阵列天线发射频率由组合波形调制的 FMCW 信号 s t ，组合波形包括 a 段的上调频信号，b 段的单频信号和 c 段的下调频信号。2.发射信号接触到目标后反射回波信号，天线 1 和天线 2 分别接收回波信号 1r t和 2r t ，并利用参考信号 s t 进行解线频调处理，其中天线 1 接收的回波需要对 a段、b 段和 c 段分别进行解线频调处理，得到 a 段、b 段和 c 段的差频信号 1ay t 、 1by t 和 1cy t ，天线 2 接收的回波只需要对 a 段进行解线频调处理

多目标回波信号
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本文编号：2852834