發(fā)布時間：2017-08-17 11:34

  本文關(guān)鍵詞：FMCW近程測距雷達的差頻信號處理技術(shù)研究

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【摘要】：FMCW雷達可以測量靜止或運動目標的距離和速度,如今廣泛用于高速公路超速監(jiān)測系統(tǒng)、汽車防撞雷達等領(lǐng)域。在大型煤礦場站,司機在駕駛超大型重卡運輸作業(yè)時,行進前后中往往存在視野盲區(qū),極易發(fā)生安全事故。本文選擇在汽車上安裝FMCW雷達來實時測量車身與障礙物間的距離,保障人身和財產(chǎn)安全。為了從雷達差頻信號中提取精度較高的距離信息,需要對差頻信號做噪聲干擾濾除和頻率估計校正處理。本文的研究內(nèi)容就圍繞這兩方面展開。 論文首先論述了FMCW雷達的工作結(jié)構(gòu)和測距原理。設(shè)計了包括模擬濾波器、增益放大調(diào)整等模塊在內(nèi)的前端差頻信號預(yù)處理電路,以及用于信號處理的以TMS320F28335芯片為核心的DSP開發(fā)板；在后期數(shù)字信號處理中,依據(jù)差頻信號自身特點,利用兩種信號降噪濾波方法進行了分析與實驗。即設(shè)計了FIR數(shù)字濾波器,將差頻信號與具有固定頻帶的干擾信號分離、濾除。濾波器去噪方法的特點在于設(shè)計簡捷,易于仿真和硬件實現(xiàn)；而針對寬頻帶隨機噪聲不能利用固定截止頻率的數(shù)字濾波器濾除的問題,介紹了基于自相關(guān)函數(shù)能量特性的EMD降噪方法,并據(jù)此提出了新的判決有用信號主導(dǎo)模態(tài)與噪聲主導(dǎo)模態(tài)分界點的自適應(yīng)方法,最后對實際差頻信號進行了仿真實驗。在分析了頻譜估計中的能量重心校正原理和Chirp-Z變換的基礎(chǔ)上,對傳統(tǒng)FFT算法進行了改進,提出了基于能量重心特性的FFT+Chirp-Z變換目標距離估計算法。該算法與以往的局部頻譜細化分析算法相比可以減少一半的Chirp-Z變換運算點數(shù),而且進一步提高了頻率估計精度,更有利于算法在DSP中硬件實現(xiàn)。 文中通過MP424采集卡采集了測距范圍在1～30m的多組差頻信號,并分別進行了整體硬軟件測試。實驗結(jié)果表明了EMD去噪算法的有效性,驗證了改進的FFT+Chirp-Z變換算法的快捷性,其在運算量和測距精度上均優(yōu)于傳統(tǒng)的FFT算法。
【關(guān)鍵詞】：FMCW雷達 差頻信號 濾波 頻譜估計 DSP
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.51
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 FMCW雷達研究背景及意義10-11
• 1.2 FMCW雷達國內(nèi)外研究動態(tài)11-14
• 1.2.1 FMCW測距防撞雷達研究發(fā)展動態(tài)11-12
• 1.2.2 信號處理和DSP技術(shù)在FMCW雷達上的應(yīng)用12-14
• 1.3 本文主要工作14-15
• 第2章 FMCW雷達測距原理15-23
• 2.1 FMCW雷達結(jié)構(gòu)與工作原理15
• 2.2 三角波調(diào)制下FMCW雷達信號分析15-21
• 2.2.1 三角波FMCW雷達測距測速的工作原理15-19
• 2.2.2 三角調(diào)頻連續(xù)波雷達信號分析19-20
• 2.2.3 多普勒現(xiàn)象對距離測量的影響20-21
• 2.3 影響FMCW雷達測距精度的因素21-23
• 2.3.1 欄柵現(xiàn)象對頻譜估計的影響21
• 2.3.2 截斷效應(yīng)對頻譜估計的影響21-22
• 2.3.3 VCO線性度對距離分辨率的影響22-23
• 第3章 FMCW雷達測距硬件電路設(shè)計23-33
• 3.1 總體設(shè)計23-24
• 3.2 差頻信號預(yù)處理電路設(shè)計24-29
• 3.2.1 雷達傳感器IVS-16324-25
• 3.2.2 三角波調(diào)制信號的產(chǎn)生25
• 3.2.3 差頻信號前端處理電路設(shè)計25-27
• 3.2.4 信號處理電路板設(shè)計中注意的若干問題27-29
• 3.3 數(shù)據(jù)采集卡模塊MP42429
• 3.4 差頻信號處理的DSP開發(fā)板設(shè)計29-33
• 3.4.1 TMS320F28335芯片29-30
• 3.4.2 DSP外圍電路設(shè)計30-33
• 第4章 FMCW雷達差頻信號處理技術(shù)研究33-61
• 4.1 數(shù)字濾波器設(shè)計33-41
• 4.1.1 數(shù)字濾波器概述與比較33-35
• 4.1.2 FIR濾波器設(shè)計方案分析35-37
• 4.1.3 FIR濾波器的MATLAB仿真設(shè)計37-41
• 4.2 基于EMD的差頻信號去噪算法41-52
• 4.2.1 EMD算法基本原理41-43
• 4.2.2 基于自相關(guān)函數(shù)能量特性的EMD去噪算法43-48
• 4.2.3 實驗測試及分析48-52
• 4.3 FMCW雷達的目標距離估計算法52-60
• 4.3.1 頻譜分析中的能量重心校正原理53-54
• 4.3.2 基于能量重心特性的FFT+Chirp-Z變換目標距離估計算法54-56
• 4.3.3 實驗測試及分析56-60
• 4.4 差頻信號處理算法小結(jié)60-61
• 第5章 測試與分析61-74
• 5.1 DSP系統(tǒng)測試62-64
• 5.1.1 SRAM測試62-63
• 5.1.2 FLASH存儲測試63-64
• 5.2 DSP驗證實現(xiàn)FIR低通濾波器64-68
• 5.2.1 CCS IDE與MATLAB仿真軟件聯(lián)合調(diào)試方法65
• 5.2.2 FIR濾波器DSP實現(xiàn)效果測試65-68
• 5.3 目標測距測速實驗結(jié)果及分析68-72
• 5.3.1 靜態(tài)單個目標測距實驗68-71
• 5.3.2 動態(tài)單個目標測距測速實驗71-72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻76-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果81-82
• 致謝82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖瑋;涂亞慶;李先利;;VCO掃頻非線性校正技術(shù)綜述[J];電測與儀表;2009年12期

2 楊毅;;毫米波FMCW雷達近炸引信信號處理設(shè)計與實現(xiàn)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2010年10期

3 岳文豹;楊錄;張艷花;;FMCW雷達近程測距系統(tǒng)設(shè)計[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2012年04期

4 曹永敏;姚亞峰;陳海騰;李謀輝;;基于TMS320F28335的雷達測速系統(tǒng)的設(shè)計[J];電子器件;2014年01期

5 譚朔;郭偉;;調(diào)頻連續(xù)波近程測距系統(tǒng)研究[J];艦船電子工程;2007年04期

6 謝宜生;沈國江;吳琦燦;;基于MSP430的車載雷達測速測距系統(tǒng)[J];計算機工程;2011年18期

7 徐龍祥,朱火晃秋,劉正塤;一種基于DSP的高速數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2000年01期

8 薛海建;郭曉松;周召發(fā);王振業(yè);;基于經(jīng)驗?zāi)７纸獾耐勇菪盘柸ピ隱J];機械科學(xué)與技術(shù);2013年07期

9 杜樂;楊錄;;基于MP424信息采集與分析系統(tǒng)[J];機床與液壓;2015年07期

10 蘇濤,莊德靖;大點數(shù)FFT算法的改進及其實現(xiàn)[J];現(xiàn)代雷達;2005年07期

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本文編號：688818