本文關(guān)鍵詞：交通信息采集雷達(dá)的研究與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 交通信息采集 FSK雷達(dá) OS-CFAR 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) DSP

【摘要】：隨著我國私家車數(shù)量的持續(xù)增長,城市交通問題日益嚴(yán)重。發(fā)展智能交通系統(tǒng)成為改善城市交通問題的有效途徑。交通雷達(dá)作為智能交通系統(tǒng)的主要組成部分,具有全天時(shí)、全天候、高精度等特點(diǎn),因此交通雷達(dá)受到了廣泛關(guān)注。但國內(nèi)現(xiàn)階段對(duì)于交通雷達(dá)的研究相對(duì)滯后,其中一個(gè)原因就是缺少一種具有多功能的交通信息采集雷達(dá)。本文旨在研究一種適用于高速公路的交通信息采集雷達(dá),該雷達(dá)能同時(shí)對(duì)輻射范圍內(nèi)每個(gè)車輛目標(biāo)的速度、距離、角度等基本信息進(jìn)行測(cè)量,并能將測(cè)量數(shù)據(jù)上傳上位機(jī)來完成車輛目標(biāo)軌跡跟蹤與航跡管理。本文的主要工作如下:(1)分別研究了LFMCW、FSK、MFSK與FSK-FMCW體制測(cè)速、測(cè)距的原理并分析了它們對(duì)多目標(biāo)的分辨能力。然后分別對(duì)各個(gè)體制進(jìn)行建模、仿真。在分析與比較各種體制的優(yōu)缺點(diǎn)之后,最終選用FSK體制來實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)。此后討論了雷達(dá)測(cè)角方法,并對(duì)雙天線相位差測(cè)角的最大不模糊角度、測(cè)角精度進(jìn)行分析。最后研究了適用于多目標(biāo)檢測(cè)的OS-CFAR檢測(cè)算法,并對(duì)其進(jìn)行仿真驗(yàn)證。(2)確定系統(tǒng)參數(shù)并完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)對(duì)交通雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行分析與確定。根據(jù)系統(tǒng)采用FSK體制的需求對(duì)射頻前端進(jìn)行選型。為實(shí)現(xiàn)對(duì)前端的四路中頻回波信號(hào)進(jìn)行并行采集并實(shí)時(shí)處理,采用DSP+FPGA的硬件結(jié)構(gòu)。然后采用模塊化設(shè)計(jì)方法,完成濾波放大模塊、核心處理器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、系統(tǒng)電源模塊的設(shè)計(jì)。(3)為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件功能,首先確定了系統(tǒng)程序的流程圖。然后分別完成FPGA數(shù)據(jù)采集模塊和DSP信號(hào)處理模塊的程序設(shè)計(jì),其中包含了外部設(shè)備的邏輯控制與數(shù)字信號(hào)處理算法的實(shí)現(xiàn)。最終在硬件系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)與目標(biāo)信息獲取的功能。(4)為提高在多目標(biāo)環(huán)境中的檢測(cè)能力,研究了雜波分布特性,設(shè)計(jì)了數(shù)字濾波器來抑制雜波。研究了I/Q通道幅度相位誤差的校正方法來抑制鏡頻干擾。采用鏈表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了OS-CFAR檢測(cè)算法,提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。(5)完成了在實(shí)際高速場(chǎng)景下的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明本文研制的雷達(dá)可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出車輛目標(biāo)的速度、位置信息。然后根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的時(shí)頻分析圖,提出一種檢測(cè)車流量和判斷車型的新方法。
【關(guān)鍵詞】：交通信息采集 FSK雷達(dá) OS-CFAR 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) DSP
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U495
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 課題背景與研究意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第二章 交通雷達(dá)信號(hào)體制研究19-36
• 2.1 LFMCW體制雷達(dá)19-24
• 2.1.1 LFMCW體制雷達(dá)的原理19-22
• 2.1.2 LFMCW體制雷達(dá)的仿真及分析22-24
• 2.2 FSK體制雷達(dá)24-28
• 2.2.1 FSK體制雷達(dá)的原理24-26
• 2.2.2 FSK體制雷達(dá)的仿真與分析26-28
• 2.3 MFSK體制雷達(dá)28-31
• 2.3.1 MFSK體制雷達(dá)的原理28-30
• 2.3.2 MFSK體制雷達(dá)仿真及分析30-31
• 2.4 FSK-FMCW雷達(dá)波形31-34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 第三章 雷達(dá)測(cè)角與目標(biāo)檢測(cè)算法研究36-45
• 3.1 目標(biāo)角度的測(cè)量36-42
• 3.1.1 雷達(dá)測(cè)角方法概述36-38
• 3.1.2 相位法測(cè)角算法研究38-40
• 3.1.3 相位法測(cè)角精度的分析40-42
• 3.2 目標(biāo)檢測(cè)42-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 FSK體制雷達(dá)方案設(shè)計(jì)與系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)45-60
• 4.1 系統(tǒng)指標(biāo)和參數(shù)分析45-47
• 4.1.1 天線頻帶的選擇45
• 4.1.2 測(cè)距范圍與發(fā)射頻率帶寬設(shè)計(jì)45
• 4.1.3 雷達(dá)動(dòng)態(tài)范圍計(jì)算45-46
• 4.1.4 系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器的性能需求46-47
• 4.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-48
• 4.3 射頻前端的選型48-50
• 4.4 濾波放大電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)50-52
• 4.4.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)50
• 4.4.2 設(shè)計(jì)與仿真50-52
• 4.4.3 測(cè)試結(jié)果52
• 4.5 數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)與分析52-54
• 4.6 處理模塊的選型與設(shè)計(jì)54-55
• 4.7 電源模塊設(shè)計(jì)55-59
• 4.7.1 DC/DC電源的設(shè)計(jì)56-58
• 4.7.2 LDO電源的設(shè)計(jì)58-59
• 4.8 本章小結(jié)59-60
• 第五章 FSK體制雷達(dá)系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)60-85
• 5.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)60-61
• 5.2 數(shù)據(jù)采集模塊軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)61-66
• 5.2.1 AD采樣的程序與數(shù)據(jù)緩存62-63
• 5.2.2 FPGA與DSP的通訊63-65
• 5.2.3 AD采樣模塊的測(cè)試65-66
• 5.3 FFT模塊66-70
• 5.3.1 FFT的理論分析67-68
• 5.3.2 柵欄效應(yīng)與頻譜泄露68-69
• 5.3.3 FFT在DSP上的實(shí)現(xiàn)69-70
• 5.4 目標(biāo)檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)70-78
• 5.4.1 OS-CFAR算法的實(shí)現(xiàn)70-73
• 5.4.2 雜波測(cè)試分析73-75
• 5.4.3 I/Q通道不正交的影響75-78
• 5.5 目標(biāo)信息的測(cè)量方法與實(shí)現(xiàn)78-84
• 5.5.1 目標(biāo)速度、距離、角度的測(cè)量方法的實(shí)現(xiàn)78-80
• 5.5.2 車流量測(cè)量與車型判別方法的研究80-84
• 5.6 本章小結(jié)84-85
• 第六章 系統(tǒng)測(cè)試及分析85-91
• 6.1 驗(yàn)證性測(cè)試85-86
• 6.2 實(shí)際場(chǎng)景的測(cè)試86-89
• 6.3 誤差測(cè)試89-90
• 6.3.1 測(cè)速誤差89-90
• 6.3.2 測(cè)距誤差90
• 6.4 本章小結(jié)90-91
• 第七章 結(jié)束語91-93
• 7.1 總結(jié)91-92
• 7.2 展望92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 致謝97-98
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98-99
• 附錄99

【參考文獻(xiàn)】

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