【摘 要】
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多载频FMCW雷达因具有获取目标信息丰富、低截获性能好、抗干扰性和抗噪声性强等特点,所以有着较高的应用价值。但由于各路发射信号的载频不同,导致多载频信号合成处理困难,同时当采用传统信号处理方法对目标探测时,会出现多普勒模糊的现象,从而导致可测速范围小、检测性能低等问题。为此,本文在分析传统FMCW雷达信号系统特点的情况下,基于压缩感知理论,设计了一种多载频、调频间隔随机抖动的FMCW雷达信号;提出
【基金项目】
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国家自然科学基金（61601496）； 河北省自然科学基金（F2019506037）；
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多载频FMCW雷达因具有获取目标信息丰富、低截获性能好、抗干扰性和抗噪声性强等特点,所以有着较高的应用价值。但由于各路发射信号的载频不同,导致多载频信号合成处理困难,同时当采用传统信号处理方法对目标探测时,会出现多普勒模糊的现象,从而导致可测速范围小、检测性能低等问题。为此,本文在分析传统FMCW雷达信号系统特点的情况下,基于压缩感知理论,设计了一种多载频、调频间隔随机抖动的FMCW雷达信号;提出了该信号的合成处理方法;并对传统压缩感知稀疏重构算法进行改进,进一步提升了信号处理方法的性能,主要工作如下:（1）针对传统FMCW雷达系统存在的多普勒模糊问题,设计了一种多载频、调频间隔随机抖动的FMCW信号,该信号将随机性引入波形,使每个调频周期的调频起始时刻在均匀调频间隔附近随机抖动,并且采用多载频信号形式进一步提升信号的抗噪声性和低截获性。设计的信号不仅具备有效性,而且通过模糊函数图表明信号波形具有较好的距离分辨力和速度分辨力。（2）结合本文设计的信号,针对多载频雷达信号合成困难、传统信号处理方法目标检测性能低的问题,提出一种基于压缩感知的雷达信号合成处理方法。该方法从多载频信号多普勒维的特点出发,利用Keystone变换实现多载频信号合成;以距离维FFT和多普勒维CoSaMP对合成信号进行处理,来解决多普勒模糊问题;利用互相关补偿相位,进一步提升目标检测精度。仿真结果表明,处理后的多载频、调频间隔随机抖动FMCW信号既能够直接进行相参合成,又能够有效扩展测速范围,且具有较高的目标检测精度和较好的抗噪声性能。（3）为进一步提高信号处理方法的性能,提出一种改进的JAWBMP算法,以弥补传统压缩感知算法的不足。该算法通过稀疏度预估计和递归的方式逐步逼近待估计信号的稀疏度;并利用广义Jaccard系数匹配准则取代传统的内积匹配准则,以减少原子匹配过程因错误带来的误差;同时利用弱选择和回溯的思想进一步优化原子候选集。仿真结果表明,JAWBMP算法可以有效完成稀疏度自适应,且相对于同类经典算法有着明显的重构性能提升。本文所做工作可以有效地实现多载频雷达信号合成,完成对目标距离和速度信息的检测,并且具有较高的无模糊速度测量范围、抗干扰能力和输出信噪比增益,具有一定的实用价值。
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