【摘 要】
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线性调频连续波（LFMCW）体制的雷达因其体积小、测距和测速精度高、无测距盲区、成本低在目标有源探测领域得到广泛应用。近年来,随着低空领域的开放,以无人机为代表的“低慢小”飞行器市场进入飞速发展期,对无人机的有效监视与管控成为亟待解决的难题。本文采用LFMCW体制雷达方案对无人机目标进行探测,重点针对多普勒处理与杂波抑制、恒虚警检测等关键信号处理算法进行理论研究与仿真分析,并基于以FPGA为核心的
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线性调频连续波（LFMCW）体制的雷达因其体积小、测距和测速精度高、无测距盲区、成本低在目标有源探测领域得到广泛应用。近年来,随着低空领域的开放,以无人机为代表的“低慢小”飞行器市场进入飞速发展期,对无人机的有效监视与管控成为亟待解决的难题。本文采用LFMCW体制雷达方案对无人机目标进行探测,重点针对多普勒处理与杂波抑制、恒虚警检测等关键信号处理算法进行理论研究与仿真分析,并基于以FPGA为核心的硬件系统平台完成了LFMCW信号处理算法的设计与实现。本文主要工作内容如下:1.对锯齿波LFMCW雷达信号原理与测距测速方法进行了研究,并根据项目需求设计了LFMCW雷达信号处理系统方案与关键参数。2.深入分析多普勒处理中的动目标显示（MTI）技术和二维FFT中速度维FFT等效实现多普勒滤波器组的原理,结合目标速度特征、速度维FFT点数等重要参数对算法进行仿真,获取系统设计参数对算法性能的影响,用于指导实际系统设计。针对传统恒虚警检测和可变指数恒虚警检测在复杂杂波环境下的缺点,研究了可变指数恒虚警检测的改进算法,并结合工程化实现的需求对其进行优化,有效改善了目标检测算法应对复杂杂波环境的能力。3.在FPGA硬件平台上对LFMCW雷达信号处理系统进行实现,并验证LFMCW雷达信号处理系统的可行性。首先给出了系统设计的整体框架和硬件设计方案,再针对信号实时采集的要求,设计了基于乒乓缓存结构的信号采集模块,利用DDR实现矩阵转置的方法进行MTI和二维FFT的预处理,使得对信号进行MTI和二维FFT处理更加方便简单。最后对系统的关键模块和系统功能进行验证,证明系统的有效性。
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