毫米波雷达多径环境超分辨测角及测距

发布时间：2023-07-25 00:55

　　毫米波雷达作为一种常用的目标检测工具,具有抗干扰能力强,无惧雨雪天气、探测距离远、探测精度高和成本较低等优点,在民用领域具有很好的应用前景。目前,各大安防领域公司和汽车公司都加大了对毫米波雷达的研发投入。但是,毫米波雷达在面对真实环境时,依旧面临着不少的挑战,如多径环境下,多径虚假目标造成的干扰;探测精度相比于激光雷达依旧存在一些不足等等。在多径环境下,信号可能会产生相关甚至相干,一些基于子空间的高分辨率算法就会失效。由于雷达面对的工作环境复杂,多径传播普遍存在,因此在多径环境下研究如何准确估计出目标的真实方位和距离是十分必要的。本文以毫米波雷达中常用的调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave,FMCW)为基础,研究了以下几点内容:1、研究了FMCW采用锯齿波调制波形时的测距和测角原理,以及涉及到的相关概念,如窄带信号模型和均匀线阵等。2、研究了常用的DOA估计算法,如MUSIC算法、Min-Norm MUSIC算法和ESPRIT算法,并研究了这些估计算法在波束空间下的使用。3、研究了多径环境下的信号相干模型,研究了Toeplitz和前后向平...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要工作与内容安排
第二章 FMCW雷达测距测角原理
    2.1 FMCW雷达基本结构
    2.2 FMCW雷达锯齿波调制下信号分析
        2.2.1 线性调频连续波雷达的测距原理
        2.2.2 线性调频连续波雷达的测角原理
    2.3 本章小结
第三章 多径环境下超分辨DOA估计方法
    3.1 阵列信号模型
    3.2 超分辨测向算法
        3.2.1 MUSIC算法
        3.2.2 Min-Norm MUSIC算法
        3.2.3 ESPRIT算法
        3.2.4 MUSIC、Min-Norm MUSIC和 ESPRIT算法性能仿真
    3.3 波束空间下的超分辨测向
        3.3.1 波束空间下MUSIC和 Min-Norm MUSIC算法
        3.3.2 Beamspace ESPRIT算法
        3.3.3 三种算法在波束空间下的仿真比较
    3.4 去相干算法
        3.4.1 多径效应
        3.4.2 信号相干阵列模型
        3.4.3 Toeplitz矩阵重构法
        3.4.4 前后向平滑算法
        3.4.5 改进的前后向平滑算法
        3.4.6 去相干算法仿真
    3.5 结合波束空间和改进的平滑算法
    3.6 本章小结
第四章 多径环境下毫米波雷达测距-测角二维估计
    4.1 测距-测角二维信号模型
    4.2 超分辨测距算法
        4.2.1 使用MUSIC算法测距
    4.3 波束空间下的去相干测距-测角二维估计
        4.3.1 使用DFT和 ESPRIT估计DOA和 TOA
        4.3.2 波束空间去相干测距-测角二维估计
        4.3.3 测距-测角二维估计算法仿真实验
    4.4 毫米波雷达平台和信号处理流程
        4.4.1 毫米波雷达平台相关参数
        4.4.2 毫米波雷达信号处理流程
        4.4.3 测距-测角二维估计算法可行性实验
    4.5 本章小结
第五章 工作总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3836848