【摘 要】
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本论文以近程目标探测为应用背景,主要研究了毫米波近程目标检测算法,包括几种体制雷达测距测速原理、多目标检测算法、恒虚警率处理算法、系统软硬件设计和实验等几个方面内容。主要研究内容如下:（1）阐述近程目标探测系统选用连续波的原因。通过搭建单目标回波差频信号的数学模型,系统阐述了恒定频率连续波、三角波线性调频连续波（Linear Frequency Modulated Continuous Wave,
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本论文以近程目标探测为应用背景,主要研究了毫米波近程目标检测算法,包括几种体制雷达测距测速原理、多目标检测算法、恒虚警率处理算法、系统软硬件设计和实验等几个方面内容。主要研究内容如下:（1）阐述近程目标探测系统选用连续波的原因。通过搭建单目标回波差频信号的数学模型,系统阐述了恒定频率连续波、三角波线性调频连续波（Linear Frequency Modulated Continuous Wave,LFMCW）、频移键控连续波,以及多周期积累的三角波、锯齿波LFMCW雷达的测距测速原理,为后文的算法研究提供理论依据。借助模糊函数工具对单周期和多周期的三角波LFMCW雷达进行研究,并通过公式推导对LFMCW雷达测距测速性能进行分析。（2）研究并分析了基于锯齿波和三角波LFMCW的二维快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）多目标检测算法,重点研究了基于三角波LFMCW的二维FFT多目标检测算法。针对同一模糊多普勒频率对应多个目标的情况,利用目标多普勒频率和模糊多普勒频率的关系,将上下扫频段中心频率配对而得到的组合目标的速度信息进行逐一匹配,从而剔除虚假目标得到真实目标的距离速度信息。研究并分析了基于三角波和梯形波FMCW的一维FFT多目标检测算法,并针对变周期梯形波多目标检测算法计算量大的问题,研究了一种变周期梯形波多目标检测改进算法,其本质是将组合目标在距离维进行容差匹配以剔除更多虚假目标,从而达到提升算法效率的目的。（3）研究并分析了几种恒虚警率（Constant False Alert Rate,CFAR）处理算法,重点对均值类CFAR中的CA-CFAR、SO-CFAR和GO-CFAR,有序统计类CFAR中的OSCFAR,自适应CFAR中的VI-CFAR进行研究。通过仿真,分析并验证了上述几种CFAR检测器在不同背景中的检测性能。针对VI-CFAR检测器存在前后滑窗干扰目标数量增多时检测性能下降的问题,通过加入ACMLD-CFAR对算法进行改进,通过仿真证明了改进型VI-CFAR检测器在多目标背景中具有良好的检测性能。（4）介绍了近程目标探测系统信号处理模块的软硬件设计,硬件部分主要包括DSP模块、ADC模块和信号调制模块的设计,软件部分主要包括多目标检测和恒虚警率处理算法的实现。然后对系统进行调测,并进行外场实验以分析算法性能。通过对实验数据的分析,证实了本文算法具有有效性,保障近程目标探测系统具有良好的测距精度。
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