论文总字数：20897字

目 录

1 绪 论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

1.3 发展前景 3

1.4 论文的主要内容和组织结构 3

1.5 小结 4

2线性调频连续波雷达系统结构 5

2.1 线性调频连续波雷达的基本特征 5

2.2 线性调频连续波雷达系统工作原理 5

2.3 线性调频连续波雷达对回波信号的模拟 6

2.4 小结 8

3三角线性调频连续波雷达系统结构 9

3.1三角线性调频连续波雷达主要特征 9

3.1.1单斜率线性调频连续波信号 9

3.1.2对称三角波调频连续波信号 9

3.1.3三角线性调频连续波雷达优缺点 10

3.2三角线性调频连续波雷达工作流程 10

3.3三角线性调频连续波测距测速原理 10

3.3.1静止或速度为零的动目标 11

3.3.2运动目标 11

3.4小结 13

4三角线性调频连续波雷达测距测速系统仿真 14

4.1程序设计流程图 14

4.2仿真结果 14

4.3三角线性调频连续波测距测速仿真对比图 19

4.4 误差分析和提高精度的方法 21

4.4.1误差分析 21

4.4.2提高精度的方法 21

4.5小结 22

5 总结与展望 23

参考文献 23

致谢 24

线性调频连续波雷达对静止及运动目标的识别算法研究

吴佳惠

, China

Abstract：Frequency modulation continuous wave radar can be divided into linear frequency modulated continuous wave and nonlinear frequency modulation continuous wave. Linear frequency modulation continuous wave (LFMCW) radar is the radar system that can get the information of distance and velocity through the frequency modulation of continuous wave. It can quickly detect the target, and has many advantages such as low transmission power, high range resolution and low hardware cost and so on. The linear frequency modulated continuous wave radar can accurately measure the distance and speed of the static or moving objects, so it can be widely used in a variety of fields such as automotive anti-collision, highway testing and so on.In this paper, we mainly study the theory of symmetrical triangular linear frequency modulation continuous wave. This article firstly introduces the system structure and working principle of linear frequency modulation continuous wave. Secondly ,it focuses on the symmetrical triangular linear frequency modulation continuous wave, and highlights the advantages of the triangular wave such as precision of measurement.Finally, after completing the study of theoretical analysis, it discusses the automotive anti-collision radar system simulation based on the wave. The error rate between simulation results and the actual parameters is within a certain range, proving that the method is feasible.

Key words: Linear frequency modulated continuous wave; Symmetric triangular frequency modulation continuous wave; Velocity and distance measurement; System simulation

1 绪 论

1.1 研究背景和意义

随着现代技术的不断成长，我国的公路品质也一直在提高，尤其是高速公路发展迅速。同时，汽车的性能发展也越来越快，正常驾驶速率也在不断提高，经济水平的提高使得很多家庭都会购买汽车，多种原因使得交通事故的发生频率也在增大，汽车的驾驶安全问题也值得我们认真的思考来得到解决的方案。如果汽车防撞雷达可以对探测范围内目标的运动状态进行准确的识别，那么就能有效地降低交通事故的发生。

因此，汽车防撞雷达的研究具有极大的现实意义和广阔的发展前景，一方面可以很好地提高汽车驾驶的安全性，缓解驾驶员的疲劳程度；另一方面，它是汽车重要发展方向之一，推动交通技术的发展，有效地促进该领域先进技术的突破和推广^[1]。

而在汽车防撞雷达研究中，连续波雷达技术是最传统的技术。连续波雷达是一种发射信号为连续波的雷达，通过分析电磁波回波信号，来得到目标的位置和速度。但其作用距离有一定的限制，与脉冲雷达相比技术水平相对落后。而线性调频连续波雷达在防撞雷达的研究中，由于其能够很好的得到远距离信息，分辨率也相对较高等优点，使用最为广泛。

线性调频连续波可分为锯齿波线性调频连续波、三角波线性调频连续波。而本课题是利用线性调频连续波中周期恒定的三角线性调频连续波来完成目标的识别。首先我们建立一个目标模型，确定目标的运动速度、距离等参数，其次依据静止目标或运动目标各自回波信号的特性，对三角线性调频连续波的回波信号与发射信号的差拍信号采用了快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform ,FFT），得到频域信息，根据相应的公式，计算出目标的速度和距离，并将所算出的距离速度和各自的目标进行一一匹配。如果能实现本次设计，将进一步做好理论研究工作，为我国研究汽车防撞雷达的发展尽一份力量。

1.2 国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

美国、德国、日本等国家发展较好。

1. 汽车防撞雷达研究成果最具有代表性的是美国，虽然美国的发展相对于欧洲、日本等国家起步相对较晚，但发展较好。比如：德尔福公司（Delphi）的电子扫描雷达探测范围广，竞争力强，为长距离汽车雷达传感器的研究确定了技术标准，如图1.1所示。

图1.1 德尔福公司雷达系统

（2）欧洲具有代表性的是德国Bosch（博世）研制的毫米波防撞雷达系统，如图1.2所示。另外，德国汉堡技术学院将频移键控和线性调频连续波体制波结合使用，使得研制的防撞雷达的实时性和多目标分辨能力得到了提高^[2]。

图1.2 博世公司雷达

1. 日本在车辆控制方面研究较早，比如三菱电机公司将应用毫米波雷达等组建完成无人驾驶技术，将原本适用于军事用途的技术运用于无人驾驶的开发，帮助检测障碍物避免发生碰撞。如图1.3所示。

图1.3 三菱公司无人驾驶技术

1.2.2国内研究现状

我国在汽车防撞雷达的研究相对来说落后于部分发达国家，关于车载雷达的研究还处于开始阶段。现在倒车雷达的研究较为广泛，而对于前向探测雷达，研究能力较低，研究成本较高，相对来说发展较为缓慢。但是也有很多研究成果比如：

（1）上海微系统研究所对防撞系统做了多年研究，取得了一定成效，2001年研制35GHz雷达，采用调制信号为三角波的线性调频连续波实现了大于100km/h的速度检测和大于100m的距离检测，2005年研制出了24GHz的小型的防撞雷达^[2]。

（2）在南京理工大学、山东大学等高校对雷达探测进行了研究。

（3）北京泰远汽车自动防撞器制造有限公司对汽车防撞雷达经过多年不断的研究，发展较好、研究成果较多，并拥有自己的知识产权。

而目前防撞雷达在目标识别方面存在如下几个问题：

（1）汽车自身载有的大量电子设备和外部其他物体的对信号的噪声干扰，使雷达信号去噪成为一大问题^[3]。

（2）回波信号为电磁波，而电磁波的分析处理难度比较大。

（3）雷达检测的目标不断动态变化，回波信号不稳定，信号分析与处理技术尚不成熟。

（4）汽车行业发展较快，汽车类别增多，相对复杂、形状各不相同给研究带来了一定的难度。

除了以上几个方面的问题，在汽车防撞雷达的研究方面还存在其他一些困难，这里就不一一列举出来。因此，离汽车防撞雷达系统的成熟使用还有差距，需结合我国道路的实际情况，通过我们大家的共同努力，将汽车主动防撞系统作进一步深入研究，早日实现汽车的智能化。

1.3发展前景

参与到汽车防撞雷达的研究中得国家也越来越多，比如中国，对调频连续波雷达目标识别的理论研究也越来越深入，使得汽车防撞雷达的功能也越来越齐全，从仅有的防撞到智能控制最后达到自动驾驶的境界，将是在人类汽车发展史上一个新的突破。

1.智能控制，完成单目标识别

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