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多径环境下毫米波雷达目标检测算法研究

王帅  
【摘要】:随着雷达应用的普及,毫米波雷达逐步进入人们的视线。毫米波雷达应用于民用市场的案例越来越多,将毫米波雷达应用于区域监控也正成为一个新兴产业。同时,也对毫米波雷达的工作性能提出了新的挑战。如何保证毫米波雷达在复杂环境中的检测性能成为亟待解决的问题。本文基于实际需求,为开拓区域监控市场领域毫米波雷达的发展,针对多径环境下的毫米波雷达检测算法进行了研究与实现。主要对毫米波雷达的检测算法进行了推导和验证,最后在基于可扩展平台ZYNQ上进行实现,保证了在多径环境下毫米波雷达的检测性能。本文所进行的研究主要包括以下内容:1.对整个毫米波雷达信号处理进行系统设计和参数设置,包括波形体制和脉冲对消、二维FFT、CFAR检测等模块。详细介绍了各个模块的功能和作用,并对目前毫米波雷达检测算法中几个重要的难点部分进行了概述。2.在多径环境中,基于ZYNQ平台,对目前毫米波雷达通用的杂波抑制方法进行了原理推导和效果验证。这些杂波抑制方法对低速目标的检测能力有所不足,而区域监控毫米波更多需要的是对慢速运动目标的敏感性。本文提出一种新的杂波抑制方法,提高了雷达的检测性能。同时,还提出了一种CFAR检测后的杂波抑制方法,可抑制检测到的某些回波较强杂波。3.针对均值类和有序统计量类恒虚警检测器,详细推导了其原理和基本结构。并在实际数据的支撑下,总结了这两种CFAR检测器的优缺点。在此基础上,提出了一种适应未知环境、未知目标个数的检测方法。在ZYNQ平台上,通过多种环境数据,对比分析三种检测器的性能,最后验证了新算法的适用性。4.提出了基于跟踪后反馈、数学建模分析、微多普勒特征三种算法来抑制多径环境中的多径信号。从实际环境出发,分析了多种多径产生原因。通过ZYNQ平台数据验证和现场测试,有效的抑制了多径信号,保证了算法的可行性。


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