基于LabVIEW的调频连续波雷达模拟软件设计

调频连续波雷达原理抽象、理解比较困难,传统的静态教学效果不佳,而基于实际装备的教学存在装备昂贵、开机存在有害辐射等问题,造成学生和装备维修、维护人员对调频连续波雷达原理掌握困难。文章基于人机交互和可视化功能较强的LabVIEW图形化开发环境,动态模拟调频连续波雷达的信号发射、接收、混频、滤波、显示等全流程功能,用于调频连续波雷达工作原理的仿真教学,可为学生提供直观、生动、全面的实验体验,提高教学效果,节约实装使用成本。

一种采用变周期调频连续波雷达的多目标识别方法

本文首先从理论上分析了传统的线性调频连续波 (FMCW)雷达在进行多目标识别中的局限性 ,提出了一种采用变周期的线性调频波形作为发射波形的新方法 ,从而解决了多目标识别中的虚假目标的问题 .计算机模拟证明了理论分析的正确性和新方法的可行性 .最后 ,针对这种体制雷达探测系统的新特点 ,提出了一种适用于该系统的容差函数 .

一种对称三角线性调频连续波雷达的校正算法

FFT变换的分辨率和栅栏效应会对系统测速、测距精度造成影响,实际应用中需要对线性调频连续波(LFMCW)雷达回波处理结果进行频域校正。分析了对称三角线性调频连续波雷达二维FFT测距、测速以及去耦合原理,提出了一种频域校正方法,该方法对雷达回波信号进行二维信号处理并对信号处理结果分别进行校正,消除了多普勒频移不敏感目标的距离速度耦合现象和FFT变换栅栏效应对系统测量精度的影响,从而提高测距、测速精度。仿真和试验结果证明了算法的有效性。

正弦调频连续波雷达数字中频信号处理机的设计

采用ADC+FPGA+DSP模式设计了一种正弦调频连续波雷达数字中频信号处理机。该处理机利用了数字接收机和恒虚警检测(CFAR)原理实现了目标多普勒信号提取、检测和存储,具有体积小、功耗低、可靠性高等特点,且具有一定的灵活性和可扩展性。介绍了处理机各组成部分的功能及参数选择,并分析了处理机所用的恒虚警检测算法。测试结果表明,该处理机克服了采用模拟接收电路的固有缺点,提高了通道一致性和测量精度。

基于keystone变换的噪声调频连续波雷达高速目标探测

针对目标高速运动导致严重多普勒色散的问题,提出基于keystone变换的距离徙动校正方法。根据噪声调频连续波无周期性的特点,对回波信号采用等间隔重叠分段法进行频域相关处理。结合快速离散时间尺度变换算法,能够实现高效的长时间相参积累。无需先验知识,能处理多目标场景。通过仿真实验验证了该方法的有效性,并与传统时域相关法进行了比较和分析。当目标未出现距离徙动时,该文方法和时域相关法对目标输出信噪比的提升效果基本一致。当目标出现距离徙动后,时域相关法的输出信噪比迅速下降,恶化程度与徙动严重程度成正比,而该文方法经距离徙动校正后的输出信噪比则基本不受目标速度的影响,且仍随积累时间的增加而增大。

线形调频连续波雷达的动目标显示

中文从理论上分析了ＬＦＭ—ＣＷ雷达实现ＭＴＩ的可能性，提出了其实现方法．并用实验证明了理论分析的正确性和实现方法的可行性，为ＬＦＭ—ＣＷ雷达实现ＭＴＩ提供了理论依据．

线性调频连续波雷达速度模糊消除新方法

为解决线性调频连续波雷达动目标的速度模糊问题,提出了多普勒频率串(DFS)算法.该算法可直接从模糊速度估计中恢复目标的真实速度,并结合基于目标均方误差的配对算法,实现了多个运动目标.仿真结果表明,DFS算法较中国余数理论对速度估计的性能有了明显的提高,表明了DFS算法的有效性.

用于调频连续波雷达系统的宽带高增益天线阵设计

为满足调频连续波雷达系统终端天线对宽频带高增益指标的需求,设计了一款蝶形印刷偶极子天线阵,使用平行带线馈电网络进行连接,并利用巴伦结构将平行带线变换到50Ω同轴馈电接头。阵元采用宽偶极子渐变结构以增加带宽,并组成4×4平面天线阵以提高增益。馈电网络采用不等功分和多节阻抗匹配设计,可抑制天线阵副瓣并展宽带宽。对天线进行了实物加工和测试,结果表明在3.8~6.6GHz频率范围内天线阵回波损耗大于10dB,相对带宽达到54%,在该频段内天线增益在15dB以上,最高增益达17dB。

基于调频连续波雷达的多维信息特征融合人体姿势识别方法

为实现在复杂多样的环境下人体姿势的识别,该文提出一种基于调频连续波(FMCW)雷达的多维信息特征融合的人体姿势识别方法。该方法通过对FMCW雷达原始信号进行3维快速傅里叶变换得到目标距离、速度和角度的多维信息,在采用具有噪声的基于密度的聚类算法(DBSCAN)和Hampel滤波算法解决运动范围内动态或静态目标的噪声干扰后使用卷积神经网络对多维信息进行特征提取,然后利用低秩多模态融合网络(LMF)充分融合多维信息的特征,并通过域鉴别器进一步获得与环境无关的特征,最终使用活动识别器获得姿势识别结果。为了实用性,在边缘计算平台上搭载预先设计的算法和训练好的网络模型进行实验验证。实验结果表明,在复杂的环境下该方法的识别精度可达到91.5%。

调频连续波雷达自旋目标干涉三维成像方法

相比脉冲体制雷达,调频连续波雷达具有功耗低、成本低、重量轻等优点,发展前景广阔,同时雷达三维成像技术可为目标的分类识别提供重要的特征信息。但是自旋目标在调频连续波信号条件下会产生一维距离走动以及回波相位的改变,这对干涉三维成像产生了影响。针对自旋目标在线性调频连续波雷达中的干涉三维成像技术进行了研究,分析了自旋产生的回波调制效应与相位变化,结合分析所得的调制前后目标在距离-慢时间像上微动特征的变化关系与扩展Hough变换提取的微动参数,解决了干涉三维成像中由于回波调制效应导致的目标坐标畸变问题,提出了基于调频连续波雷达的自旋目标干涉三维成像的具体处理方法。仿真实验证明,所提方法有效提高了自旋目标的干涉三维成像质量。

线性调频连续波雷达低空小目标长时间相参积累方法

针对小型无人机目标雷达回波弱、目标检测难的问题,研究了在线性调频连续波(linear frequency modulation continuous wave,LFMCW)体制雷达下的长时间相参积累方法。通过推导LFMCW雷达回波表达式,提出了基于时域差频信号线性调频-Z变换的拉东-傅里叶变换实现方法。评估了该方法的运算量,并与频域实现的方法进行对比。经过仿真和实测数据验证了本文算法对LFMCW雷达下的弱目标相参积累的有效性。

线性调频连续波雷达双通道距离改进系统

线性调频连续波雷达的差拍中频信号包含被探测目标的距离信息。为了更好地从线性调频连续波雷达的回波中提取出较远距离的目标信息,从电磁波在空间传播衰减情况以及脉压信号能量的大小与回波延时时间的关系两个方面,仿真论证了影响线性调频连续波雷达的探测距离的原因,并基于仿真结果提出了一种以DDS为线性调频信号源的双通道线性调频连续波雷达系统。通过用MATLAB软件进行仿真,得到在相同的工作环境下雷达探测距离从传统线性调频连续波雷达系统的45km提高到双通道系统的135km,超出传统线性调频连续波雷达系统距离的2倍以上,对工程实践具有指导意义。

77 GHz调频连续波雷达快速中频匹配算法

针对传统77GHz调频连续波雷达在多目标检测中存在算法复杂度高的问题,提出了一种低复杂度的2步中频匹配算法。该算法首先根据由雷达系统参数造成的三角波中频频率与目标距离的强相关性,单个三角波中频频率依据排序顺序进行频率初步快速匹配,接着对初匹配结果进行验证。然后,针对初步匹配错误的频率利用两周期中频频率间的数学关联进行频率重匹配,重匹配算法能消除虚假目标影响,并对中频频率正确匹配。理论分析与仿真结果表明,与传统算法相比,该算法在保证正确性的同时降低了算法复杂度。

调频连续波雷达的二维截断统计量恒虚警检测方法

针对调频连续波(FMCW)雷达在密集多目标环境中检测能力降低的问题,提出了采用右截断瑞利分布模型的二维截断统计量恒虚警(TS-CFAR)检测方法。首先对目标回波信号进行二维快速傅里叶变换(FFT)得到二维幅度谱,接着采用二维参考窗在幅度谱上滑动以剔除二维滑窗内幅度过高的参考单元,进而采用右截断瑞利分布模型描述剩余参考单元,最后采用基于最大似然估计的查表法估计门限参量并进行目标检测。与FMCW雷达常用的有序统计量恒虚警(OS-CFAR)和单元平均恒虚警(CA-CFAR)方法相比,TS-CFAR方法在密集多目标环境中检测能力更强。仿真分析表明,当参考窗内有6个干扰目标且检测概率为0.9时,TS-CFAR方法的CFAR损失比CA-CFAR方法小3dB,比OS-CFAR方法小0.8dB,而且由于在运算过程中采用了查表法,TSCFAR方法的计算量远小于OS-CFAR方法。实验结果验证了TS-CFAR方法对FMCW雷达的目标检测的有效性。

一种线性调频连续波雷达多门限联合检测方法

针对线性调频连续波雷达目标检测问题,提出了一种多门限联合检测方法。该方法考虑了连续波雷达回波噪声基底随环境变化的特点,并通过统计实测数据,利用恒虚警门限和多个固定门限相结合的方法抑制噪声尖峰产生的虚警。实测数据表明,该方法能够在略微降低检测概率的同时极大地降低虚警概率。

基于调频连续波雷达的无接触血压监测方法的研究与实现

目的无接触连续性血压监测是生命体征监测领域的研究热点。调频连续波(FMCW)雷达适用于无接触提取脉搏波信号,基于此提出一种心跳信号引导的血压监测算法。方法基于FMCW雷达回波信号探测目标心率并提取脉搏波信号,采用变分模态分解方法去除人体呼吸和轻微体动对脉搏波信号造成的干扰,基于目标心率恢复有效的脉搏波信号,继而基于血压估测模型提取脉搏波特征时间实现血压监测。结果在自然静坐场景下对15名受试者进行测试,平均舒张压准确率为94.3%,平均收缩压准确率为94.4%。结论所提出的无接触连续性血压监测算法能精准鲁棒地实现血压估测。

基于调频连续波雷达的动态背景建立方法

通过开机学习来建立固定背景的雷达系统适用于相对稳定且简单的检测环境,若在复杂环境下仍然使用固定背景作为参考,背景的起伏、多径反射、环境能量叠加等因素会使检测时刻的背景信息与初建立时的背景出现较大不同,造成虚报、漏报、误报;介绍了一种建立动态参考背景的方法,确保动目标检测时的参考背景具有较强的时效性,同时使用方差反映背景变化趋势;通过使用此方法,可以有效地提高雷达检测正确性,并且经过工程实践检验,该方法对系统改善效果明显。

基于FPGA的线性调频连续波雷达信号处理设计与实现

介绍了连续波雷达信号处理的现场可编程门阵列(FPGA)实现方法,分析了线性调频连续波信号处理算法,设计了一种基于FPGA的信号处理方法,通过SignalTapⅡ仿真,证明了其有效性。

调频连续波雷达灵敏度频率控制技术

提出了调频连续波（ＦＭＣＷ）雷达灵敏度频率控制（ＳＥＣ）技术这一新概念，论述了ＳＦＣ电路的基本原理，并结合毫米波ＬＦＭＣＷ场面监视雷达的要求介绍了ＳＦＣ电路的设计思想，给出了试验结果。

基于调频连续波雷达的物体运动状态实时检测算法研究

微波雷达依靠非接触、响应速度快、对自然环境的适应性强等特点在物体运动状态检测中的应用越来越广泛.常用的调频连续波雷达运动检测算法基于差拍信号频谱的峰值估计,存在计算量大,抗干扰能力差等缺点.本文通过对运动物体的差拍信号做特定频率的离散傅里叶变换,将变换后的实部和虚部在互相垂直的两个方向上进行叠加,其合成轨迹近似为椭圆,求出各轨迹点的相位即可还原物体的运动状态.该算法无需对每个调频周期的拍信号做频谱分析,时间复杂度较低.静止物体的拍信号被处理成了固定的直流信号,对运动物体的测量不造成影响,具有抗静止物体干扰的能力.在雷达中心频率为24 GHz,带宽为0.15 GHz的条件下对算法进行了验证,位移测量精度达到0.27 mm,以500 mm作为位移的测量范围,线性度达到0.05%.速度的测量精度为1.11 mm/s.