【摘要】：通信雷達(dá)一體化在長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution,LTE)的4G時(shí)期被開始廣泛考慮和研究,在LTE信號(hào)中還有一些空白的資源可供使用為其他用途,如環(huán)境感知,即通信雷達(dá)一體化�，F(xiàn)有的城市基站分布程度密集,在一些人流量多的地區(qū)更是遍布各類基站,利用這些基站接收到的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信號(hào),并對(duì)發(fā)射端進(jìn)行一些改造就可以利用雷達(dá)的技術(shù)感知周圍的環(huán)境,例如對(duì)交通路口的車流量進(jìn)行監(jiān)測(cè),在一些有安全性要求的地區(qū)進(jìn)行對(duì)無人機(jī)等設(shè)備的監(jiān)測(cè)等。其使用場(chǎng)景受天氣影響相比攝像頭等光學(xué)設(shè)備更小,且接收基站分布范圍廣泛,而且其數(shù)量和分布密度還在不斷增加,在不大量增加成本的情況下,就可以得到更多的環(huán)境信息,具有重要的價(jià)值。一般的基站在獲得通信信號(hào)上的速率和解調(diào)處理等功能已經(jīng)開發(fā)得很好,但是在此基礎(chǔ)上如何增加雷達(dá)探測(cè)的功能對(duì)原有設(shè)備的處理能力和實(shí)時(shí)性都具有更高的挑戰(zhàn)。并且由于基站的發(fā)射功率受限,在不明顯增加基站功率的前提前是否能探測(cè)得到,能探測(cè)的距離有多遠(yuǎn)也是要考慮的問題之一。并且基站的設(shè)計(jì)目的是接收通信信號(hào),不能大量改造基站來適應(yīng)雷達(dá)接收系統(tǒng),所以如何在原來的接收條件下,甚至是不滿足高性能雷達(dá)的條件下,盡可能提高探測(cè)效果達(dá)到可用的狀態(tài)是關(guān)鍵技術(shù)之一�；谝陨系目紤],本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:論文首先介紹介紹OFDM信號(hào)的理論知識(shí),研究其作為雷達(dá)信號(hào)時(shí)的模糊函數(shù),觀察其探測(cè)的效果。提出使用導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)探測(cè),并分析三種導(dǎo)頻結(jié)構(gòu),分別是塊狀導(dǎo)頻、梳狀導(dǎo)頻、離散導(dǎo)頻。和無導(dǎo)頻相比較,分析四種情況的一維速度和距離模糊函數(shù),得出適當(dāng)?shù)碾x散導(dǎo)頻會(huì)在當(dāng)積累的OFDM符號(hào)數(shù)較少的情況下提高速度分辨率的結(jié)論,此外導(dǎo)頻信號(hào)的作用是標(biāo)示探測(cè)幀的位置。三種導(dǎo)頻信號(hào)在進(jìn)行信息處理的時(shí)候也變現(xiàn)出一些不同的探測(cè)性能,加載三種不同的仿真信號(hào)進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)梳狀導(dǎo)頻不會(huì)產(chǎn)生速度模糊,而其他兩種會(huì)帶來一些速度模糊。再確定信號(hào)的發(fā)射形式后,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)場(chǎng)景進(jìn)行了分析,提出四種不同發(fā)射接收的場(chǎng)景,并對(duì)雙基地雷達(dá)的威力進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析,對(duì)四種場(chǎng)景的速度、距離分辨率進(jìn)行研究,在與已知的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行比對(duì)后,在理論上確定了其探測(cè)的可行性,而算法的仿真也證明了處理算法的正確性。本文在仿真的基礎(chǔ)上,獲得了一些外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),在對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生很多擴(kuò)展干擾,以至于淹沒目標(biāo),因此改進(jìn)了處理的算法,對(duì)距離像的抖動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償和校正,得到單通道的RD譜,發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)的位置。然而結(jié)果中出現(xiàn)大量靜止物體的干擾,使得期望目標(biāo)較弱,本文利用波束形成進(jìn)行進(jìn)一步的處理,分別利用8元的均勻線陣和32元的面陣進(jìn)行波束形成得到清晰的目標(biāo)位置,同時(shí)采用多種算法對(duì)目標(biāo)的俯仰角和方位角進(jìn)行估計(jì),角度估計(jì)的效果也較為理想。最后針對(duì)雜波等干擾導(dǎo)致目標(biāo)探測(cè)信噪比不高的問題,提出一種多幀合成校正的改進(jìn)算法,合成的結(jié)果是的RD譜目標(biāo)處的信噪比降低大約20dB,這種利用多幀信息結(jié)合迭代并修正每一幀的加權(quán)向量進(jìn)行合成,在運(yùn)行速度、占用資源和最終效果上都較好。此外還分析了多通道的幅度誤差和延遲誤差并給出校正的方法,來對(duì)通道不一致性進(jìn)行校正。STAP在空時(shí)雜波抑制上具有作用,本文利用降維的辦法對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)信噪比有所提高,當(dāng)增加維度會(huì)有更好的效果,但是運(yùn)行速度較慢。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN957.51;TN929.5
【圖文】：

Genderen P 研究了雷達(dá)系中的通信信號(hào)波形設(shè)計(jì)[8]，在圖1-1a)所示的發(fā)射接收工作模式下，對(duì)14個(gè)脈沖，采用1024個(gè)子載波，子載波帶寬為1KHz，模糊函數(shù)如圖1-1b)所示。系統(tǒng)參數(shù)如下：天線增益30dBi，波束寬度2.8°，瞬時(shí)信號(hào)帶寬 300MHz，發(fā)射機(jī)平均功率1W。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文a)收發(fā)模式示意圖 b) 目標(biāo) RD 譜圖 1-1 基于 OFDM 信號(hào)的雷達(dá)-通信一體化系統(tǒng)2007 年，Ruggiano 將 OFDM 信號(hào)用作雷達(dá)系統(tǒng)中，為解決雷達(dá)一體化的一些問題，分析對(duì)比了寬帶模糊函數(shù)對(duì)比窄帶模糊函數(shù)的性能[9]，如圖 1-2 所示，其研究顯示了 OFDM 雷達(dá)作為雷達(dá)通信一體化系統(tǒng)的可能性，并對(duì)其信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，使得系統(tǒng)具備高速率通信和雷達(dá)高分辨的特性。

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本文編號(hào)：2742821