相控阵汽车雷达目标检测技术研究与实现

发布时间：2021-02-18 23:26

　　随着相控阵技术的不断发展与应用需求的提升,相控阵体制的雷达设计应用受到广泛重视。本文以二维平面阵为基础,对相控阵汽车雷达波束控制和目标检测技术进行研究与实现,将相控阵波束切换快、指向灵活、多波束等特点运用于雷达目标检测中,以提高雷达目标检测效率。硬件实现方面,采用基于FPGA的硬件实现方法,进行了二维平面阵的波束控制和目标检测设计,完成了逻辑代码实现、仿真验证、资源消耗以及时序分析,以体现硬件实现的实时性和模块通用性优势。针对实际工程应用,进行了毫米波相控阵汽车雷达相关方案设计,采用Verilog语言完成了基于FPGA的波控板硬件实现,通过仿真和测试验证了方案设计的正确性。本文主要工作内容及贡献如下。（1）为提高多目标场景下的目标检测效率,本文提出了一种基于FPGA的可控多波束形成方法,与单波束相比,该方法可缓解系统的资源调度压力,提高多目标检测效率。（2）针对相控阵高频宽带应用场景,提出了一种具有低时延波束捷变特性的波束控制方法。并基于该方法在FPGA上完成了二维平面阵波束控制实现,达到波束幅相实时流水线解算配置,该方法适用频带宽,模块通用性高。（3）针对杂波背景下目标检测实时性问题... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要工作与内容安排
    1.4 论文结构关系
第二章 相控阵雷达波束形成与目标检测理论分析
    2.1 相控阵相关理论
        2.1.1 任意阵列接收信号模型
        2.1.2 均匀矩形阵列接收信号模型
        2.1.3 二维平面阵天线方向图函数
        2.1.4 二维平面阵波束形成
        2.1.5 二维平面阵天线波束特性
    2.2 目标检测相关理论
        2.2.1 脉冲压缩
        2.2.2 信号积累
        2.2.3 恒虚警检测
    2.3 本章小结
第三章 波束形成与目标检测软件仿真及相关设计
    3.1 单波束目标检测仿真
        3.1.1 二维平面阵单波束形成
        3.1.2 单波束相扫目标检测
    3.2 多波束目标检测仿真
        3.2.1 二维平面阵多波束形成
        3.2.2 多波束相扫目标检测
    3.3 可控多波束形成方案设计
        3.3.1 整体方案设计
        3.3.2 子模块设计
        3.3.3 设计方案分析
    3.4 本章小结
第四章 相控阵雷达波束控制与CFAR检测硬件实现
    4.1 硬件实现与验证器件选型
    4.2 波束控制设计与实现
        4.2.1 基于FPGA的波束控制实时解算设计
        4.2.2 内部子模块设计
        4.2.3 FPGA实现结果分析
        4.2.4 波控解算实现总结
    4.3 ML-CFAR检测器设计与实现
        4.3.1 FIR结构ML-CFAR检测器设计
        4.3.2 CA-CFAR目标检测仿真
        4.3.3 FIR结构CA-CFAR检测器FPGA实现
        4.3.4 FIR结构CFAR检测设计总结
    4.4 OS-CFAR检测器设计与实现
        4.4.1 OS-CFAR检测改进推导
        4.4.2 GO-OS-CFAR检测FPGA实现
        4.4.3 多目标检测仿真验证
        4.4.4 FPGA实现结果分析
    4.5 二维OS-CFAR检测器设计与实现
        4.5.1 二维OS-CFAR检测方案设计
        4.5.2 多目标回波数据仿真
        4.5.3 FPGA实现结果分析
        4.5.4 二维OS-CFAR实现总结
    4.6 本章小结
第五章 毫米波相控阵汽车雷达设计与实现
    5.1 整体结构设计
        5.1.1 参数制定
        5.1.2 相控阵汽车雷达总体框架
        5.1.3 通信接口设计
    5.2 波控板整体方案设计
        5.2.1 波控板方案设计难点分析
        5.2.2 波控关键指标计算
        5.2.3 波控整体设计框图
    5.3 波控板子模块设计
        5.3.1 波控解算模块
        5.3.2 初始化控制模块
        5.3.3 芯片复位控制模块
        5.3.4 直通控制模块
        5.3.5 上电管理模块
        5.3.6 收发切换模块
        5.3.7 加载模块
        5.3.8 接口模块
    5.4 波控板整体实现结果分析
    5.5 本章小结
第六章 毫米波相控阵汽车雷达测试分析
    6.1 硬件整机
    6.2 波束控制部分测试
        6.2.1 测试环境
        6.2.2 相扫方向图测试结果
    6.3 目标检测部分测试
        6.3.1 内场测试
        6.3.2 外场测试
    6.4 项目所遇问题及解决方法
        6.4.1 需求输入方面
        6.4.2 平台环境方面
        6.4.3 FPGA逻辑实现方面问题
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 工作总结
    7.2 后续展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果



本文编号：3040256