FMCW激光雷达的阅读笔记

按CNKI被引频次排序

快餐一

基本信息

论文名称：雷达信号模糊函数理论研究与仿真

作者：孙亚东

机构：2007，武汉：武汉理工大学

主要参考文献：

学习笔记

解决的问题:推导出了不同类型雷达发射信号下的模糊函数数学模型，绘制并分析了模糊函数图波形信号的特点。最后，用Matlab对线性调频信号

雷达进行了仿真，效果较好。

不足：1、没有考虑，频率的选择、扫描方式、极化选择、信号处理类型、发射机的选择等复杂情况下，对雷达波形的影响。

2、在建立模糊函数数学模型时，采用的是“点目标”回波模型，仅考虑

了鉴别目标的信号时延、多普勒频移，忽略了距离衰减、目标运动加

速度等因素的影响。这种建模，仅适用于一般窄带信号。

摘录知识点

1、模糊函数是研究雷达信号波形的重要工具。模糊函数仅由雷达发射波形和滤

波器特性决定，它决定了发射源发射出的波形形状、接收系统采用的滤波器类型、系统的测距和测速的分辨力、抗干扰能力。

2、信号的时域结构特点决定了目标速度的测量精度和分辨力。时域大时宽，测

速精度和分辨力较好；信号的频域结构特点决定了目标距离的测量精度及分辨力。频域大带宽，测距精度和距离分辨力较高

3、雷达信号特点有：

I）信号频带较窄；

II）信号若用实信号表示，频谱对称分布于正负两个频域；

信号若用复信号表示，频谱只分布在正频域；

III）复信号能量是实信号能量的两倍，雷达信号能量是一个常量；

4、雷达信号中接收机的滤波器称为匹配滤波器；

模糊函数定义，信号复包络的时间-频率复合自相关函数，表征的是分辨两个

相邻目标的能力，也能表征匹配滤波器的抗干扰能力。

5、距离-速度耦合问题

距离、速度耦合问题：距离、速度不同的两个目标信号经滤波器输出后，信号波形发生重叠，无法区别。一般调制信号类型为线性调频信号时，才会出现距离-速度耦合，出现模糊度图形模糊，无法区分的现象。

误差消除方法：交替发射“刀刃”取向不同的线性调频信号。即发射两个相反斜率的线性调频信号。

快餐二

基本信息

论文名称：线性调频连续波雷达信号处理研究

作者：李南

机构：2012，西安：西安电子科技大学

主要参考文献：

学习笔记

解决的问题:介绍了两种线性调频信号（锯齿波、三角波）的工作原理，并仿真雷达信号，实现了雷达系统测距、测速过程。最后，通过分析线性

调频连续波信号的模糊函数，确定了距离、速度分辨力。

不足：1、没有考虑，频率的选择、扫描方式、极化选择、信号处理类型、发射机的选择等复杂情况下，对雷达波形的影响。

2、在建立模糊函数数学模型时，采用的是“点目标”回波模型，仅考虑

了鉴别目标的信号时延、多普勒频移，忽略了距离衰减、目标运动加

速度等因素的影响。这种建模，仅适用于一般窄带信号。

摘录知识点

1、线性调频连续波雷达

原理：在时间上改变发射信号的频率，测量接收信号频率与发射信号频率的相对关系，从而测量出目标的径向速度V和目标距离R。

优点：发射峰值功率低、无距离盲区、时宽与带宽乘积大、极高的距离分辨率、低截获概率、重量轻、体积小、结构简单、造价低。

缺点：作用距离有限（通常是数十米内）；易出现距离-速度耦合问题

简易工作系统图：

与脉冲雷达区别：

I）线，发射信号时宽>>回波时延，而脉，发射信号时宽<<回波时延

II）线，发射机与接收机同时工作，而脉，发射机工作时，关闭接收机

III）线，不存在距离盲区

2、一般认为，当两个目标的相对时延t和相对多普勒速度v确定的模糊函数值

小于-6dB时，则认为两个目标可被分开，否则不能。

快餐三

基本信息

文献名称：调频连续波雷达信号调制方式识别算法研究

作者：钱云襄，刘渝

期刊：数据采集与处理，2005，20（3）：272-276.

主要参考文献：1、刘国岁，孙光明，顾红，等.连续波激光雷达及信号处理技术[J].现代雷达，1995，17（6）：20-36.

2、张贤达，保铮.非平稳信号分析与处理[M].北京：国防工业出

版社，1998，107-180.

学习笔记

解决的问题：提出了一种识别FMCW雷达信号的调制算法，该算法能够正确地识别常用得调频连续波雷达信号得调制方式，且在SNR=-10dB及以下

时具有很好的性能

核心的方法：对等幅调频连续波信号的四种调制方式信号波进行短时傅里叶变换（STFT）得到4条时频变化曲线，得到的每条调制后的波形曲线

的基波与高次谐波的幅度比值关系各不相同。根据这种不同的关系

来反推出波形的调制方式。

具体实现：⑴构建4种调制方式的信号波形表达式

⑵对4种调制波形信号进行STFT变换，获取信号的时频变化曲线。由于STFT

的局限性：窗宽大小的选取，不能同时提高时频变化曲线的时间、

频率分辨率。窗宽太窄，信号太短，频率分辨率差；窗宽太宽，

信号时域上不够精细，时间分辨率差。本文选取的窗函数，让相

邻的窗函数在时域上平移时发生部分重叠，即保证频率分辨率不

变的前提下，（？应该牺牲了频率分辨率）提高了时频变化曲线的

时间分辨率

⑶对于正弦调频连续波信号，STFT后频谱特性：只有基波分量，即Ω;

对于三角波信号,STFT后频谱特性：有三次谐波3Ω,且无2Ω ;

对于锯齿波信号,STFT后频谱特性：有3Ω和2Ω，且基波分量幅

值/二次谐波分量幅值=2; 对于平方律信号,STFT后频谱特性：3Ω和2Ω，且基波分量幅

值/二次谐波分量幅值=4 ;

⑷实验仿真。窗函数选取，窗宽2、5us，窗口类型，海明窗；信噪比SNR，选择

-6～-12dB；仿真次数，500次。结果表明，在SNR<=-10时，能