調(diào)頻連續(xù)波(Frequency Modulated Continous Wave,FMCW)雷達(dá)通過(guò)測(cè)量回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的頻差來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距,能將測(cè)量時(shí)延信息轉(zhuǎn)換為測(cè)量頻率信息,從而更容易實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距。通過(guò)對(duì)研究現(xiàn)狀的分析可知,目前亟需研究出一種集測(cè)距與身份識(shí)別功能于一體的FMCW雷達(dá)系統(tǒng)。另一方面,隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,物體的位置信息的準(zhǔn)確性越發(fā)重要。而FMCW雷達(dá)定位系統(tǒng)具有定位精度高、部署難度低及低成本的優(yōu)點(diǎn)。因此,研究出一種具有目標(biāo)識(shí)別功能且能進(jìn)行高精度測(cè)距定位的FMCW雷達(dá)系統(tǒng)有著重大的意義。本文的研究重點(diǎn)為FMCW雷達(dá)對(duì)單目標(biāo)的高精度測(cè)距算法、對(duì)多目標(biāo)的測(cè)距及身份信息識(shí)別方法、對(duì)單目標(biāo)的高精度定位算法以及對(duì)單目標(biāo)高精度測(cè)距算法的硬件實(shí)測(cè)分析。對(duì)于FMCW雷達(dá)對(duì)多目標(biāo)的身份信息識(shí)別和對(duì)單目標(biāo)或多目標(biāo)的高精度測(cè)距,本文主要的工作和創(chuàng)新在于:設(shè)計(jì)出集測(cè)距與身份信息識(shí)別兩種功能于一體的FMCW雷達(dá)系統(tǒng),并提出兩種實(shí)現(xiàn)方式:相關(guān)識(shí)別FFT測(cè)距(Correlation Identification and FFT Ranging,CIFR)和相關(guān)碼識(shí)別與測(cè)距(Correlation Identification and Ranging,CIR)。對(duì)于高精度測(cè)距算法,我們首先將三次樣條插值算法(Cubic Spline Interpolation,CSI)應(yīng)用在對(duì)差頻信號(hào)頻譜的處理中,提高了單目標(biāo)測(cè)距精度。然后優(yōu)化了傳統(tǒng)Dither方法(Dither Method,DM),提出了一種改進(jìn)Dither方法(Improved Dither Method,IDM)。在抖動(dòng)次數(shù)達(dá)到1000時(shí),這兩種方法理論上能將單目標(biāo)或多目標(biāo)的測(cè)距精度提高到mm級(jí)別。接著,提出了利用DFT相位信息提高測(cè)距精度的方法。對(duì)于單目標(biāo)測(cè)距,該方法通過(guò)DFT頻譜峰值相位糾正頻差值,使測(cè)距值的精度理論上可達(dá)到mm級(jí)別。對(duì)于多目標(biāo)測(cè)距,提出了兩種獲取主成分信號(hào)相位的方法,有效改善了多目標(biāo)測(cè)距精度。搭建了FMCW雷達(dá)硬件平臺(tái),在該平臺(tái)上測(cè)試了各高精度測(cè)距算法的精度。對(duì)單目標(biāo)高精度測(cè)距算法的實(shí)測(cè)結(jié)果為:DM、IDM及利用相位信息算法能將測(cè)距精度提高到mm級(jí)別,且利用相位信息的測(cè)距精度優(yōu)于IDM,IDM優(yōu)于DM。對(duì)于多目標(biāo)的高精度測(cè)距算法,結(jié)論與單目標(biāo)測(cè)距類(lèi)似。對(duì)于FMCW雷達(dá)對(duì)單目標(biāo)的高精度定位,本文的主要工作和創(chuàng)新在于:分別介紹了在測(cè)距精確和測(cè)距有誤差情況下,三維空間中的單目標(biāo)的定位原理。在測(cè)距有誤差情況下,定位是在一個(gè)模糊區(qū)域內(nèi)估計(jì)準(zhǔn)確位置,我們采用了最大似然算法和質(zhì)心定位算法的方法對(duì)待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行了位置估計(jì)。由于雷達(dá)測(cè)距的精度和可靠性與測(cè)距的距離有關(guān)(信號(hào)衰落引起的),我們提出了一種基于距離權(quán)重的改進(jìn)質(zhì)心定位算法,有效改善了定位的精度。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TN958.94
【部分圖文】：

CSI算法對(duì)DFT五條測(cè)距值譜線的插值結(jié)果

FMCW雷達(dá)結(jié)構(gòu)原理圖

FMCW雷達(dá)板實(shí)物圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2821585