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线性调频连续波雷达信号处理研究及数据分析

刘贺  
【摘要】:数字信号处理技术的快速发展,促进了线性调频连续波雷达在军事和民用中的应用。线性调频连续波雷达具有无距离盲区、结构简单、发射功率较低等优点,在近距离目标检测中有着较大的优势。本文首先分析了线性调频连续波雷达的系统结构,在推导并分析锯齿波线性调频信号和对称三角线性调频信号的基础上,对两种不同调频方式下的回波差拍信号特性进行分析。根据运动目标和静止目标的回波差拍信号在频域上的不同,研究了线性调频连续波雷达的动目标显示技术,同时利用多周期信号进行相干积累,提高信噪比。本文重点研究了利用信号的多普勒维来区分不同速度目标的动目标检测技术。在距离维上,通常使用快速傅里叶变换(FFT)进行频域分析,而快速傅里叶变换的复杂度随样本个数的增加而增加,在样本个数较大时不利于实时处理,鉴于目标个数对应频域中尖锐谱峰的个数,通常目标的个数有限使信号的频域具有稀疏性,因此提出采用稀疏傅里叶变换(SFT)对距离维测距过程进行优化,降低傅里叶变换的复杂度,加快系统处理速度,同时本文在对稀疏傅里叶变换理论研究的基础上,分析了不同条件参数下对稀疏傅里叶变换重构结果的影响,通过仿真给出了在使用稀疏傅里叶变换时不同参数设置的结果。本文最后在基于ZYNQ的收发系统下,模拟线性调频连续波雷达的收发过程,并对系统的各个模块功能进行了说明;通过选取实际场景进行运动目标的测试,对采集到的回波数据进行混频、低通后进行处理并分析,结合实际系统分析了影响最终检测性能的关键因素,为线性调频连续波雷达的工程应用提供了有利的支撑。在对实测数据处理时,本文研究并分析了采用稀疏傅里叶变换在实际系统数据处理过程中的可优化部分,并对处理过程中的问题进行研究来说明稀疏傅里叶变换在实测数据处理的可行性。


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