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随着毫米波器件、高速数字信号处理器以及LFMCW(线性调频连续波)雷达信号处理技术的迅速发展,毫米波雷达在民用方向应用领域不断拓展。毫米波LFMCW雷达体积小、结构简单、距离分辨率与测距精度高,理论上没有测距盲区,适合近距离高精度探测的应用。在智能工厂、智能楼宇以及家庭中老人儿童看护等需要对室内目标进行检测、定位、识别、跟踪的场合,相比摄像头、红外、超声波等传感器,毫米波雷达在隐私保护、定位精度、探测范围和环境适应能力等方面具有独特的优势,特别是单芯片毫米波雷达系统的问世,推动了毫米波雷达室内的应用,毫米波雷达室内目标探测方法得到了相关学者极大的关注。在室内封闭场景中,电磁波传播存在多径现象,在过去,处理多径的思路主要是如何抑制多径信号,由于多径信号具有一定的可观测性,因此利用多径信息可以实现单发单收天线雷达在波束不扫描情况下目标的定位,提高在多径条件下目标定位的精度。本文主要研究室内多径利用目标探测方法,借助LFMCW-MIMO(多输入多输出)雷达信号处理技术、结合行人运动特点进行研究,通过搭建77GHz毫米波MIMO雷达试验系统,开展室内行人探测试验。论文主要内容如下:1.研究了室内目标定位方法。在房间尺寸已知的情况下,利用镜面反射光线可逆性来确定任意次反射的路径,建立了室内电磁波多径传播几何模型,研究了单站雷达基于多径利用的室内目标定位方法。推导出均匀线阵条件下相位干涉法入射角度估计量的克拉美罗下界(CRLB),得出了单站雷达多径利用目标定位精度高于小型均匀线阵雷达的目标定位精度的结论。2.研究了LFMCW-MIMO雷达信号处理技术。详细分析了LFMCW雷达基本原理及信号模型;研究了LFMCW雷达的动目标显示(MTI)、动目标检测(MTD)、恒虚警处理(CFAR)、点迹凝聚以及提高雷达测距精度的技术,并通过仿真实验进行了算法验证。接着,重点研究了LFMCW-MIMO雷达的不同孔径扩展方法以及数字波束形成(DBF)算法。最后分析了快速LFMCW雷达波形。3.设计了77GHz毫米波MIMO雷达试验系统。首先,介绍了单芯片毫米波雷达系统以及毫米波雷达前端AWR1243。其次,提出了77GHz毫米波MIMO雷达试验系统方案,着重分析了雷达试验系统中基于FPGA(现场可编程门阵列)的USB3.0(通用串行总线)数据传输模块的设计。最后,详细介绍了数据传输板卡各模块的硬件设计与FPGA程序设计。4.设计了室内目标探测试验。利用本文设计的MIMO雷达系统进行了室内行人探测试验,利用MATLAB软件处理回波差频数据,验证了LFMCW雷达信号处理算法,并对比了单站雷达多径利用定位与MIMO雷达天线孔径定位的试验结果。