【雷达探测】FMCW雷达测速测距方法研究【附MATLAB代码】

文摘   2025-01-25 18:56   广东  

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FMCW雷达系统结构组成 

虽然调制方式有差异,但是一般情况下FMCW雷达的基本组成都大致相同,如图2.1,FMCW雷达的基本系统结构包括调频发射机、发射与接收天线、混频器以及 信号处理器等多种器件[ 33]。 

FMCW雷达在工作时,首先通过发射机生成FMCW信号,使其频率随着时间发 生有规律的周期性改变。FMCW雷达的大部分信号经发射天线向外传播,经目标反 射后以回波的形式返回,此时,将一少部分由调频发射机生成的信号作为本振,把回 波与本振输入混频器后得到差频。将差频进行放大、模数(Analogue to Digital, A/D) 变换等处理步骤,即可获得差频频率,从而可以获得目标速度、距离以及加速度。 

研究线性调频方式的FMCW雷达在进行信号处理时的详细步骤和流程具有较长 的发展历程,已经具备许多方法,然而这些方法的根本理论大同小异:首先以回波信号的时延为依据进行估计来得到目标的距离信息,然后根据回波信号相关的多普勒处 理步骤获取其速度以及加速度信息。由于回波的时延和多普勒有效参数均隐含于差频 的频率及相位中,因此,如何获得距离、速度以及加速度的问题就可以转化为针对 FMCW雷达差频信号相关参数的分析和估计问题。 

FMCW雷达测速测距原理

2.3.1 锯齿波FMCW雷达测速测距原理 

假设调制方式为理想锯齿波调制,同时忽略噪声调制因素和多普勒频移所产生的 影响,锯齿波调制FMCW雷达频率-时间关系如图2.2所示。

假设调制方式为理想锯齿波调制,同时忽略噪声调制因素和多普勒频移所产生的 影响,锯齿波调制FMCW雷达频率-时间关系如图2.2所示。 

MATLAB部分代码展示

close all;clear all;
rng('default');

%Define parameters:B= 100e6; %bandwidth (Hz) Tp = 20e-6; %single pulse period (seconds) (PRI)mu = B / Tp; %frequency sweep ratef_c = 62e9; %carrier frequency (Hz)c = physconst('LightSpeed'); %speed of light (m/s)fs = 4*B; %sampling frequency (Hz)PRI=24e-6;
K=64; %number of pulses to transmit in one period SNR_val=10; %dB;lambda=c/f_c; %wavelength
idle_time=Tp/5; %idle time at the beginning of the pulse (s)idle_time_end=0; %idle time at the end of the pulse (s)
%indexwise idle durations:Tidle_begin_n=round(idle_time*fs); %idle time at the beginnig of the pulseTidle_end_n=round(idle_time_end*fs); %idle time at the end of the pulse

%for random object parameters:max_range=c/(2*B); %maximum available range for radar (m) (TO BE CHANGED)max_radial_velocity=lambda/(4*Tp); %Objects' radial velocity (rad/s) (TO BE CHANGED)

MATLAB仿真结果

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