毫米波LFMCW雷达近地面目标探测分类技术研究

【摘要】：本文针对小型智能弹药的目标探测分类技术需求,以毫米波LFMCW雷达为平台,从信号处理层面对相关目标探测分类技术开展研究,主要工作包括:(1)在分析对称三角波调制的毫米波LFMCW雷达回波信号及其模糊函数的基础上,针对单周期调制下速度分辨率的不足,利用间隔三角波调制下多普勒体制对速度信息进行提取,有效降低所需数据量。(2)对理想旋转目标雷达坐标系下运动模型进行了详细的推导,进而建立起直升机旋转叶片、轮式车辆旋转车轮以及履带车轮传动履带的雷达回波微多普勒模型。在建立的模型基础上,针对不同目标频谱的差异性,分别采用波形熵值、l_1范数值以及差分求和取模值三种方法对频谱进行特征值提取。利用短时傅里叶变换对目标信号进行时频分析,并根据结果分析了目标的微运动参数。(3)建立光学区近地面目标的多散射中心模型,并利用快速傅里叶变换得到目标一维距离像;利用上扫与下扫多普勒频率耦合方向的不同,实现了目标速度的估计与补偿;分别利用BOX-COX变换和Sigmoid变换对一维距离像幅度敏感性问题进行处理;采用统计特性的角度对一维距离像进行姿态敏感性问题处理;分别利用目标一维距离像强散射点个数以及目标距离单元范围特征,对目标一维距离像进行特征提取;利用动态时间弯曲进行一维距离像的模板匹配,实现目标的分类。(4)设计并制作了一套低成本的毫米波LFMCW雷达信号高速采集传输系统,并完成了系统软硬件联合调试;在外场实验中利用所设计的系统,对卡车以及轿车目标进行雷达数据的采集;通过分析采集的数据,对相应模型及算法进行了验证。