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毫米波雷达作为一种常用的目标检测工具,具有抗干扰能力强,无惧雨雪天气、探测距离远、探测精度高和成本较低等优点,在民用领域具有很好的应用前景。目前,各大安防领域公司和汽车公司都加大了对毫米波雷达的研发投入。但是,毫米波雷达在面对真实环境时,依旧面临着不少的挑战,如多径环境下,多径虚假目标造成的干扰;探测精度相比于激光雷达依旧存在一些不足等等。在多径环境下,信号可能会产生相关甚至相干,一些基于子空间的高分辨率算法就会失效。由于雷达面对的工作环境复杂,多径传播普遍存在,因此在多径环境下研究如何准确估计出目标的真实方位和距离是十分必要的。本文以毫米波雷达中常用的调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave,FMCW)为基础,研究了以下几点内容:1、研究了FMCW采用锯齿波调制波形时的测距和测角原理,以及涉及到的相关概念,如窄带信号模型和均匀线阵等。2、研究了常用的DOA估计算法,如MUSIC算法、Min-Norm MUSIC算法和ESPRIT算法,并研究了这些估计算法在波束空间下的使用。3、研究了多径环境下的信号相干模型,研究了Toeplitz和前后向平滑两种解相干算法,分析了这两种算法的原理,并对前后向平滑算法进行了改进,更加充分的利用了协方差矩阵中的数据,提出了一种有更好性能的平滑算法。还将波束空间、DOA估计和改进后的平滑算法进行一个结合使用,这不仅能降低算法的计算复杂度,还能有效的解除信号相干。4、研究了如何在FMCW基础上,使用MUSIC算法进行距离测量,这样的测量方式能够带来比传统DFT测距更好的分辨率;对阵列接收到的数据进行了适当的调整,提出了一种二维TDOA联合估计算法,并将本文提出的平滑算法也扩展到二维的情况下使用。将平滑算法扩展到二维使用,不仅能够去除信号相干,还能够获得更加多的时间平均数据,这能降低进行TDOA估计时所需要采集的数据量。还结合了波束空间降低计算的复杂度。最后介绍了毫米雷达平台的相关参数和信号处理流程,并使用真实数据验证了提出算法的可行性。