在高級(jí)輔助駕駛、智能駕駛快速發(fā)展的今天,車(chē)載毫米波雷達(dá)憑借其全天時(shí)全天候的優(yōu)勢(shì),成為最具潛力的傳感器之一,受到了國(guó)內(nèi)外汽車(chē)廠(chǎng)商和研究機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)關(guān)注。雖然雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)在軍工領(lǐng)域已經(jīng)相對(duì)成熟,但不同的作用場(chǎng)景、受限的產(chǎn)品成本,使得研發(fā)出一款高性能高可靠的車(chē)載毫米波雷達(dá)面臨著不小的挑戰(zhàn)。為此,本文面向?qū)嶋H需求,立足工程實(shí)現(xiàn),對(duì)車(chē)載毫米波雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)和目標(biāo)跟蹤算法展開(kāi)深入研究,具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。首先,從LFMCW信號(hào)模型出發(fā),依次研究了測(cè)距、測(cè)速和測(cè)角原理。對(duì)于均勻線(xiàn)陣的測(cè)角問(wèn)題,分別討論了相位干涉法、數(shù)字波束形成和Capon算法,并針對(duì)車(chē)載雷達(dá)空域采樣數(shù)據(jù)量小的問(wèn)題,使用空間平滑技術(shù)改進(jìn)了Capon算法。對(duì)于測(cè)速問(wèn)題,尤其是速度模糊問(wèn)題,提出了基于相位干涉技術(shù)的速度解模糊方法,并給出兩種具體實(shí)現(xiàn)方法,分析驗(yàn)證了算法性能。其次,討論了目標(biāo)跟蹤相關(guān)理論,包括跟蹤波門(mén)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和跟蹤濾波等。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)作為目標(biāo)跟蹤的核心環(huán)節(jié)之一,是重點(diǎn)也是難點(diǎn)問(wèn)題,本文在分析鄰域類(lèi)和概率類(lèi)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際量測(cè)的特點(diǎn),從減少量測(cè)進(jìn)入波門(mén)的角度,提出了基于多普勒約束的近鄰數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法,有... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

013-2017年汽車(chē)交通事故發(fā)生數(shù)及死亡人數(shù)（圖片來(lái)源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局）

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文14況下，使得噪聲以及來(lái)自非信源方向上的任何干擾所貢獻(xiàn)的功率最小，其目標(biāo)函數(shù)為：20min[|()|]min:()1HSHEykwRwstwa（2.23）其中，w為權(quán)矢量，0a()為導(dǎo)向矢量，0為信源期望方向角，SR為信號(hào)協(xié)方差矩陣，約束條件0()1Hwa保證了信源方向上的信號(hào)功率不變。式（2.23）是一個(gè)典型的約束最優(yōu)化問(wèn)題，可以利用拉格朗日乘子，將其轉(zhuǎn)化為對(duì)偶問(wèn)題來(lái)求解，可求得最優(yōu)解w為：100100()()()SHSRawaRa（2.24）將0w代入目標(biāo)函數(shù)，則利用Capon算法得到的信源方向上的信號(hào)功率為：01001()()()CaponHSPaRa（2.25）同樣地，在實(shí)際應(yīng)用中，由于信源角度未知，則可對(duì)式（2.25）進(jìn)行譜峰搜索來(lái)求取目標(biāo)角度。雖然Capon算法能獲得超越瑞利波束寬度的角度分辨率，但觀(guān)察式（2.25）可知其估計(jì)性能依賴(lài)于協(xié)方差矩陣估計(jì)的準(zhǔn)確性，若協(xié)方差矩陣估計(jì)不準(zhǔn)，則會(huì)嚴(yán)重地降低算法性能，甚至無(wú)法工作。而在車(chē)載雷達(dá)應(yīng)用中，出于實(shí)時(shí)性的考慮，可利用的數(shù)據(jù)十分有限，通常只有一幀數(shù)據(jù)（單快拍），此時(shí)經(jīng)典的Capon算法由于協(xié)方差矩陣奇異而無(wú)法工作；另外車(chē)載雷達(dá)的陣列天線(xiàn)數(shù)也非常稀缺，無(wú)論SIMO還是MIMO雷達(dá)，接收天線(xiàn)通常都只有3-4根，這些都為協(xié)方差矩陣的估計(jì)帶來(lái)了非常大的挑戰(zhàn)。協(xié)方差矩陣估計(jì)不準(zhǔn)除了由于數(shù)據(jù)量小外，還有一個(gè)原因在于信源與噪聲或信源之間存在較強(qiáng)的相干性，導(dǎo)致估計(jì)出的協(xié)方差矩陣奇異，因此還需要解相干處理。針對(duì)上述問(wèn)題，可以利用空間平滑技術(shù)來(lái)改進(jìn)Capon算法[50]，以提高協(xié)方差矩陣估計(jì)的準(zhǔn)確性。具體地，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，將原陣列劃分為一組相互交錯(cuò)的子陣，每個(gè)子陣中的陣元信號(hào)構(gòu)成一組數(shù)據(jù)，以前向空間平滑技術(shù)為例，其?

閹骼椿袢∧勘杲嵌取?2.2.3.4算法仿真與分析仿真實(shí)驗(yàn)1：Capon改進(jìn)算法仿真實(shí)驗(yàn)條件：?jiǎn)慰炫�，雙向空間平滑，d為0.5λ，陣元數(shù)M為12（波束寬度為8.5°），子陣陣元數(shù)m為8，目標(biāo)角度分別為10°和15°，目標(biāo)信號(hào)幅度均為10V，掃描點(diǎn)數(shù)為36（掃描精度2.5°，掃描區(qū)間[-45°,45°]），信噪比20dB。圖2-4為Capon改進(jìn)算法仿真結(jié)果，其中a圖為常規(guī)波束形成方向圖，發(fā)現(xiàn)只存在一個(gè)譜峰，無(wú)法分辨兩個(gè)目標(biāo)；b圖為Capon改進(jìn)算法方向圖，在10°和15°處有兩個(gè)明顯的譜峰，可見(jiàn)Capon改進(jìn)算法即使在單快拍數(shù)據(jù)下也能實(shí)現(xiàn)角度超分辨。圖2-4Capon改進(jìn)算法仿真

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種基于寬帶雷達(dá)回波的航跡起始方法[J]. 金元華,葉春茂,陳映,魯耀兵.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2019(01)
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[4]一種基于模糊推理的JPDAF新方法[J]. 李良群,謝維信.  信號(hào)處理. 2011(09)
[5]基于最大熵模糊聚類(lèi)的快速數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法[J]. 李良群,姬紅兵.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(02)
[6]二維FFT算法在LFMCW雷達(dá)信號(hào)處理中的應(yīng)用及其性能分析[J]. 王月鵬,趙國(guó)慶.  電子科技. 2005(05)
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碩士論文
[1]基于Kalman濾波的雷達(dá)目標(biāo)跟蹤算法研究[D]. 楊少科.蘭州大學(xué) 2017
[2]基于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法的汽車(chē)主動(dòng)防撞預(yù)警系統(tǒng)多目標(biāo)跟蹤研究[D]. 李秋燕.吉林大學(xué) 2015
[3]雷達(dá)測(cè)角方法研究[D]. 劉亮.西安電子科技大學(xué) 2013
[4]基于FCM的雷達(dá)多目標(biāo)航跡相關(guān)[D]. 丁錢(qián)龍.大連海事大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3366519