线性调频连续波雷达的一种信号处理方法
线性调频连续波合成孔径雷达成像算法
第6卷 第3期 信 息 与 电 子 工 程 Vo1．6，No．3 2008年6月 INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Jun．，2008 文章编号：1672-2892(2008)03-0167-05线性调频连续波合成孔径雷达成像算法杨 蒿，蔡竟业(电子科技大学 通信与信息工程学院140教研室，四川 成都 610054)摘 要：线性调频连续波(LFMCW)合成孔径雷达(SAR)因体积小，重量轻，成本相对低，成为近来研究的热点。
连续波SAR 的回波信号通常经过相干解调处理。
针对其独特的应用背景和信号模型，对现有的各种成像处理算法进行了讨论和比较，总结出其优缺点及应用范围。
并对LFMCW- SAR今后的发展提出了展望。
关键词：线性调频连续波；合成孔径雷达；成像算法中图分类号：TN958 文献标识码：ALinear Frequency Modulated Continuous Wave-Synthetic ApertureRadar Imaging AlgorithmYANG Hao，CAI Jing-ye(School of Communication and Information Engineering，UESTC，Chengdu Sichuan 610054，China )Abstract：Linear Frequency Modulated Continuous Wave(LFMCW)-Synthetic Aperture Radar(SAR)has become a focus in recent researches，due to its compactness and low cost. This paper analyses andcompares various imaging algorithms，based on the special application background and signal modelderived from its dechirped raw data. Then the advantages，disadvtanges and application fields of thealgorithms are presented. Future development of LFMCW SAR is prospected.Key words：Linear Frequency Modulated Continuous Wave；Synthetic Aperture Radar；imagingalgorithm目前机载对地观测受到越来越广泛的关注，其应用领域不仅涵盖搜索救援、区域监测、灾害监视与控制等民用方面，还包括小型无人机对地侦察等军事领域。
信号处理算法在雷达信号处理中的应用
信号处理算法在雷达信号处理中的应用随着现代雷达系统的不断发展，传统的模拟信号处理方法已经无法满足雷达系统大带宽、多目标等复杂环境下的处理需求。
信号处理算法的应用已成为现代雷达系统处理复杂场景和提升性能的重要手段。
本文介绍信号处理算法在雷达信号处理中的应用，包括调频连续波雷达、脉冲压缩雷达、多普勒雷达等。
一、调频连续波雷达调频连续波雷达是一种通过频率变化来测量目标距离、速度和角度的技术。
在调频连续波雷达中，脉冲发射器的输出是以线性增加或减少的频率调制信号。
这个信号与回波信号混频后得到的中频信号，可以通过快速傅里叶变换算法（FFT）来处理，获得目标的距离、速度和角度信息。
FFT是一种基于分治和迭代的高效算法，可将长为N的一维时域序列快速转换成N个频域的样本点。
因此，FFT在调频连续波雷达信号处理中得到广泛应用，它可以快速地处理大量的数据，并提高调频连续波雷达系统的性能和可靠性。
二、脉冲压缩雷达脉冲压缩雷达是一种通过发射尖锐窄脉冲，从而获得高分辨率的目标距离信息的技术。
在脉冲压缩雷达中，输入信号与本地回波信号进行相关处理，以压缩脉冲宽度，从而提高分辨率。
由于脉冲压缩雷达信号呈现出大动态范围和复杂的结构，因此需要采用高度优化的算法进行处理，例如线性调频（LFM）信号的处理中广泛应用的匹配滤波器算法。
匹配滤波器是一种线性滤波器，通过与已知信号进行相关来提高信噪比，从而获得更好的目标定位精度。
在脉冲压缩雷达中，匹配滤波器算法可以在压缩脉冲宽度的同时，保留目标的细节信息，从而实现更高的目标定位精度。
三、多普勒雷达多普勒雷达是一种能够对目标运动状态进行监测和测量的雷达技术。
多普勒效应是指由于目标运动而产生的频率变化，可以用于测量目标的速度和方向。
在多普勒雷达中，采用周期性的脉冲序列发射雷达信号，回波信号经过多普勒效应后，产生距离和速度的双重信息。
由于多普勒雷达信号存在着多普勒频移，因此需要采用特定的算法来实现信号处理，例如快速线性变换（FFT）算法可以在时域和频域之间进行转换，从而提取目标的速度信息，进一步实现对目标的监测和测量。
线性调频连续波雷达的一种信号处理方法
线性调频连续波雷达的一种信号处理方法作者：雒海潮宋思盛来源：《现代电子技术》2010年第05期摘要:线性调频连续波(LFMCW)雷达具有距离和多普勒频率分辨率高,结构简单,体积小,重量轻和良好的低截获概率特性,得到了广泛的应用。
对线性调频连续波雷达的目标回波信号进行分析,使用差拍-频谱分析-MTD的方法进行仿真,从回波信号中提取目标的相位信息,从而获取目标的距离和速度信息,该方法可有效地抑制固定杂波,方便动目标检测。
关键词:LFMCW;差拍频率;FFT;MTD中图分类号:TN95文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)05-042-02Signal Processing Method for LFMCW RadarLUO Haichao,SONG Sisheng(Xi′an Electronic Engineering Research Institute,Xi′an,710100,China)Abstract:Characterized by high resolution for distance and doppler frequency,simple structure,small volume,low weight,and excellent Low Probability of Intercept(LPI),LFMCW radar has found wide applications.Target echo signal of LFMCW radar is fisrt analyzed with beat-spectrum analysis-MTD stimulation,then the phase information is obtained from target echo signal,hence the distance and speed of the target.The method can largely reduce fixed clutters,and it is very effective in moving target detection.Keywords:LFMCW;beat frequency;FFT;MTD线性调频连续波雷达(LFMCW)的距离速度模糊问题一直难以解决,文献[1]采用MTD频域配对方法,通过MTD简化差拍信号的频谱,并利用三角形线性调频连续波上、下扫频段多普勒频移的对称性,实现动目标的距离、速度去耦合,但其在多目标环境下难以准确配对。
线性调频连续波跟踪雷达的信号处理方法
线性调频连续波跟踪雷达的信号处理方法
蔡兴雨
【期刊名称】《火控雷达技术》
【年(卷),期】2000(029)003
【摘要】针对线性调频连续波雷达体制用于跟踪雷达的特殊问题，结合相应的信号处理算法提出了对总体设计的一些期望，以期对总体设计人员提供一定的参考。
同时针对跟踪雷达的信号处理算在该体制中的特殊应用进行了分析，并对现有的产品设计方案提出了进一步完善的方法。
分析表明，调整设计方案后可以增加原有产品的雷达作用距离和跟踪精度。
【总页数】8页(P13-19,32)
【作者】蔡兴雨
【作者单位】西安电子工程研究所，西安710100
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.94
【相关文献】
1.提高线性调频连续波探地雷达厚度检测分辨率的信号处理方法 [J], 苏宏艳;梁华庆
2.线性调频连续波雷达的一种信号处理方法 [J], 雒海潮;宋思盛
3.线性调频连续波雷达目标参数测量 [J], 颜卫忠;陈栋志
4.基于线性调频连续波雷达的呼吸信号检测技术研究 [J], 刘楚妍;杨天虹;王昕宇;
刘宇
5.线性调频连续波雷达K-MC4的信号处理 [J], 颜卫忠;钱婧怡;陈栋志;孔凡伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
线性调频连续波高精度炸高分选探测技术
线性调频连续波高精度炸高分选探测技术随着卫星遥感技术的快速发展，高分辨率遥感图像对于地理空间信息的获取和应用起到了至关重要的作用。
而高分选探测技术作为高分辨率遥感图像获取中的关键环节，其准确性和精度直接影响到遥感图像的质量和可用性。
线性调频连续波高精度炸高分选探测技术是一种基于雷达原理的遥感图像获取方法。
它利用雷达信号的特性，通过发射连续波信号并对反射回来的信号进行接收和处理，从而获取地表的高分辨率图像。
该技术的关键在于线性调频连续波信号的发射和接收。
线性调频连续波信号是一种具有频率连续变化的信号，通过对该信号的发射和接收，可以获取地表的散射反射信息。
在信号发射时，将频率按照一定的规律进行变化，例如线性增加或减小。
当信号遇到地表上的目标物体时，会发生散射反射，反射回来的信号会携带着目标物体的特征信息。
通过接收并处理反射回来的信号，可以获得目标物体的位置、形状等信息。
线性调频连续波高精度炸高分选探测技术相对于其他遥感图像获取方法具有明显的优势。
首先，它可以实现高分辨率的图像获取，可以捕捉到地表上更加细微的特征。
其次，该技术的探测精度高，可以准确地捕捉到目标物体的位置和形状信息。
再次，它具有较强的适应性，可以在不同环境和天气条件下进行遥感图像获取。
然而，线性调频连续波高精度炸高分选探测技术也存在一些挑战和问题。
首先，信号发射和接收的设备和系统需要具备较高的技术水平和精度。
其次，信号的传播和反射会受到地形、气象等因素的影响，需要进行复杂的校正和处理。
最后，该技术在实际应用中还需要进一步优化和改进，以适应不同的遥感图像获取需求。
综上所述，线性调频连续波高精度炸高分选探测技术是一种重要的遥感图像获取方法。
通过发射和接收线性调频连续波信号，可以获取高分辨率的地表图像，并准确地捕捉到目标物体的位置和形状信息。
然而，该技术还需要进一步研究和改进，以提高其应用的可行性和效果。
基于FPGA的线性调频连续波雷达信号处理设计与实现
基于F P G A 的线性调频连续波雷达信号处理设计与实现高㊀星(中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州２２５１０１)摘要:介绍了连续波雷达信号处理的现场可编程门阵列(F P G A )实现方法,分析了线性调频连续波信号处理算法,设计了一种基于F P G A 的信号处理方法,通过S i g n a l T a pⅡ仿真,证明了其有效性.关键词:现场可编程门阵列;线性调频连续波雷达;信号处理中图分类号:T N ９５７ ５１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:C N ３２Ｇ１４１３(２０１９)０１Ｇ００８３Ｇ０３D O I :１０．１６４２６/j ．c n k i ．jc d z d k ．２０１９．０１．０２０D e s i g na n d I m pl e m e n t a t i o no fL F M C W R a d a r S i g n a l P r o c e s s i n g Ba s e do nF P G A G A O X i n g(T h e ７２３I n s t i t u t e o fC S I C ,Y a n gz h o u２２５１０１,C h i n a )A b s t r a c t :T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e f i e l d p r o g r a mm a b l e g a t e a r r a y (F P G A )i m pl e m e n t a t i o nm e t h o d o f t h e l i n e a r f r e q u e n c y m o d u l a t i o nc o n t i n u o u sw a v e (L F M C W )r a d a rs i g n a l p r o c e s s i n g ,a n a l y z e s t h e a l g o r i t h mo f L F M C Wr a d a r s i g n a l p r o c e s s i n g ,d e s i g n s a s i g n a l p r o c e s s i n g m e t h o db a s e d o nF P ＧG A．I t s e f f e c t i v e n e s s a r e p r o v e d t h r o u g hS i g n a l T a pⅡs i m u l a t i o n ．K e y wo r d s :f i e l d p r o g r a mm a b l e g a t ea r r a y ;l i n e a rf r e q u e n c y m o d u l a t i o nc o n t i n u o u s w a v er a d a r ;s i g n a l p r o c e s s i n g收稿日期:２０１８０４１１０㊀引㊀言线性调频连续波(L F M C W )雷达技术由来已久,但是因为相关的理论问题,所以线性调频连续波雷达的应用一直比较有限.从２０世纪７０年代后期开始,研究学者们才开始深入地研究线性调频连续波雷达的各种关键技术,使其得到了更多更全面的认识和关注.线性调频连续波雷达的一些特性分析如下[１]:(１)由于线性调频连续波雷达发射大带宽的调制信号,从而可以得到非常高的距离分辨力;(２)传统的截获接收机很难检测到线性调频连续波雷达发射的发射信号;(３)线性调频连续波雷达发射信号的调频时宽远大于信号传输时延,而且发射机与接收机可以同时工作,所以线性调频连续波雷达在距离上没有盲区;(４)由于线性调频连续波雷达采用超大时带积信号,其持续时间在毫秒量级,相对于同样信号电平和信号带宽的脉冲信号,其具有更大的能量,所以可以得到更强的雷达检测性能;(５)基于快速傅里叶变换(F F T )的算法,能够对线性调频连续波雷达系统的差拍回波的频率信息进行分析,从而可以比较容易地得到目标的距离信息;(６)线性调频连续波雷达信号的发射能量通过大时宽来获得,因此对发射峰值功率[２]要求比较低,从而发射机工作电压要求相对较低,降低了发射机的制造难度,进一步降低了成本.同时雷达更加容易固态化,机动性好,能较好地适应复杂和恶劣的环２０１９年２月舰船电子对抗F e b ．２０１９第４２卷第１期S H I P B O A R DE L E C T R O N I CC O U N T E R M E A S U R EV o l ．４２N o ．１境,利于在工程上的实现.１㊀线性调频连续波雷达测距原理雷达发射机发射锯齿波调频信号,扫频初始频率为f ０,调制周期为T m ,调制带宽为β,调频信号在t ＝０时刻开始扫频,由图１所示发射信号的频率表示如下[３]:f T (t )＝f ０＋K (t Ｇn T m ),n T m ɤt ɤ(n ＋１)T m (１)式中:n ＝０,１,２ ;K ＝BT m,为调频斜率.图１㊀锯齿波L F M C W 信号的频率Ｇ时间曲线单个周期的线性调频连续波雷达发射信号表示如下:s r (t )＝A c o s (２πf Tt ＋θ０)＝A c o s (２πf ０t ＋πB T mt ２＋θ０),０ɤt ɤT m (２)式中:f ０为调制信号的初始频率;θ０为调制信号的初始相位;A 为调制信号的幅度.发射信号经天线发射出去遇到目标后形成目标回波信号,目标回波信号和发射机直接耦合过来的信号在接收机混频器内混频.２个信号波形相同,回波信号相对于发射信号在时间上有一个延迟τ,由图１所示回波信号的频率为:f R (t )＝f ０＋K (t －τ－n T m ),n T m ＋τɤt ɤ(n ＋１)T m ＋τ,n ＝０,１,２,(３)单个周期的回波信号可表示为:s R (t )＝s r (t －τ)＝d １A c o s (２πf ０(t －τ)＋πB T m(t －τ)２＋θ０),０ɤt ɤT m (４)式中:d １为空间传播衰减系数.回波信号与发射信号通过混频器混频再滤去高频项后,得到差拍回波信号s D (t )可表示为:s D (t )＝d １d ２A ２２c o s (２πB τT m t ＋２πf ０τ－πB T mτ２),τɤt ɤT m (５)式中:d ２为混频增益.则差拍信号的瞬时频率为:f D (t )＝BT mτ,τɤt ɤT m (６)㊀㊀目标信号的时延τ可由下式表示:τ＝２Rc(７)式中:R 为目标相对于雷达的距离;c 为光速.由式(６)和式(７),目标距离可以表示如下:R ＝c T m ２B f D ＝c２Kf D(８)㊀㊀由上式可知,在确定的调制带宽B 和调制周期T m 的情况下,目标距离R 与差拍信号的频率f D 成线形比例关系,因此只要检测到差拍回波信号的频率值即可计算出目标的距离值.２㊀基于F P G A 的线性调频连续波雷达信号处理算法㊀㊀本文根据线性调频连续波雷达的基本原理,设计了线性调频连续波雷达信号处理系统的基本流程,然后结合F P G A 处理器,进一步设计了模/数转换(A D C )㊁加窗快速傅里叶变换(F F T )运算㊁求幅度值㊁非相参积累㊁距离单元恒虚警等F P G A 信号处理模块,下面对各个线性调频连续波雷达信号处理模块的功能进行具体分析.图２㊀L F M C W 雷达差拍信号处理流程由图２所示,整个线性调频连续波雷达信号处理系统由５个子处理模块组成:(１)A D C 模块.A D C 模块完成线性调频连续波雷达差拍信号数字化的转换.(２)F F T 运算模块.F F T 运算模块是整个线性调频连续波雷达信号处理系统的重要组成部分,用于实现差拍回波信号数据由时域到频域的转换,本设计中,F F T 运算模块中的F F T 点数为８１９２,先对差拍信号数据进行汉宁加窗处理,再通过Q u a r t u s 中的具有F F T 功能的I P 核,对可用采样时４８舰船电子对抗㊀㊀㊀第４２卷㊀间内的采样单元数据进行F F T 运算.(３)求幅度值模块.求幅度值模块完成差拍信号频域幅度的求解功能.对F F T 运算后的差拍实部信号和虚部信号进行求幅度值处理.(４)非相参积累模块.非相参积累模块实现目标谱峰检测的功能.本设计中对５个重复周期的差拍回波的求幅度值模块的输出数据,根据距离单元进行数据重排,然后对同一距离单元的５个数据进行累加并求平均,最后将平均后的数据输出至距离单元恒虚警模块.(５)距离单元恒虚警模块.距离单元恒虚警模块进一步完成目标谱峰的检测,去除虚警.本设计中采用单元平均选大恒虚警率(C F A R )的方法,即在被检测单元两侧各选１６个单元,分别求这１６个单元的均值,两者选大后输出,乘以门限系数作为自适应门限值.其主要利用相邻距离方位单元相对均匀背景的相似杂波特性,通过两边相邻单元回波数据平均求取杂波的平均值选大构造检测门限,进而实现目标检测.为了避免目标本身对门限的影响,防止扩散到峰值附近单元的信号被当作杂波抑制掉,被检测单元两侧各空出一个单元,从而实现了对目标的浮动门限检测处理,能够大大降低虚警率.输出谱峰数据,用于目标距离的计算.３㊀仿真与结果分析本设计采用A l t e r a 公司S t r a t i xⅡ系列的F PG A 器件E P ２S ９０,来实现线性调频连续波雷达信号处理的设计.在A D 前灌入１MH z 的差拍信号,使用Q u a r t u s 调试工具逻辑分析仪S i g n a l T a p Ⅱ来观测F P G A 硬件实现结果,其中经过信号处理前后,运用S i g n a l T a p Ⅱ观测到的信号波形如图３所示.图３㊀L F M C W 雷达差拍信号处理结果㊀㊀S i g n a l T a p Ⅱ逻辑分析仪的观测时钟为２０MH z ,其中s e r i a l _t o p:i n s t ∣M P _I N 为信号处理主脉冲,s e r i a l _t o p :i n s t ∣R E A L _I N 为差拍信号,s e r i a l _t o p:i n s t ∣B K G _r e s u l t [１４ʒ０]为信号处理背景视频输出结果,s e r i a l _t o p:i n s t ∣B K G _v a l i d 为信号处理背景视频输出结果有效,s e r i a l _t o p:i n s t ∣V I D E O _r e s u l t [１４ʒ０]为信号处理视频输出结果,s e r i a l _t o p :i n s t ∣V I D E O _v a l i d 为信号处理输出结果有效.可以看出,信号处理输出了正确的频率信息,并符合设计要求.４㊀结束语本文对线性调频连续波雷达信号处理算法进行了研究,针对研究对象和设计目标进行了较深入的分析比较,确定了线性调频连续波雷达信号处理方案.采用A l t e r a 公司的S t r a t i x Ⅱ系列F P G A 器件E P ２S ９０,实现了线性调频连续波雷达信号处理算法,在做实时信号处理时,该设计能够优化信号处理硬件资源,同时具有较好的运算速度,符合实际应用要求,同时比较容易实现,在实际工程中的运用价值比较高.参考文献[１]㊀单慧琳．线性调频连续波雷达在目标探测中的应用研究[D ]．南京:南京信息工程大学,２００９．[２]㊀李石．L F M C W 雷达信号处理软硬件设计[D ]．西安:西安电子科技大学,２０１０．[３]㊀杨帆．L F M C W 雷达信号处理算法研究及实现[D ]．西安:西安电子科技大学,２００７．５８第１期高星:基于F P G A 的线性调频连续波雷达信号处理设计与实现。
线型调频雷达信号处理技术研究
线型调频雷达信号处理技术研究随着科技的不断发展，人们对雷达信号处理技术的研究日益深入。
其中，线型调频雷达信号处理技术成为研究热点之一，本文将对该技术进行深入探讨。
一、什么是线型调频雷达信号处理技术？线型调频雷达信号处理技术是一种通过改变发射雷达信号频率，采集反射信号，然后利用信号处理算法对信号进行处理，实现目标识别、跟踪、测距、测速等多种功能。
二、线型调频雷达信号处理技术的特点相比其他雷达信号处理技术，线型调频雷达信号处理技术具有以下特点：1. 频率变化连续线型调频雷达信号处理技术是通过改变发射信号的频率来实现对目标信号的探测。
但线性调频雷达信号处理技术中，频率变化是连续的，对信号的解调和处理算法要求极高。
2. 抗干扰能力强线型调频雷达信号对于多种干扰的抗干扰能力较强，可减少由于干扰而造成的误判。
3. 距离分辨率高线型调频雷达信号处理技术具有较高的距离分辨率，能够实现对复杂场景中多个目标同时进行准确探测和跟踪。
4. 投射波束能力强线型调频雷达信号处理技术具有较强的投射波束能力，能够实现对目标信息的高精度重构。
三、线型调频雷达信号处理技术的运用线型调频雷达信号处理技术在军事、航空、遥感、气象等领域具有广泛应用。
以军事应用为例，线型调频雷达信号处理技术可实现对敌方目标的探测、跟踪和识别，提高军方作战能力和精确度。
此外，在航空领域，线型调频雷达信号处理技术可应用于航空恶劣天气下的飞行监测与导航；在遥感领域，线型调频雷达信号处理技术可用于地面物体三维成像等方面。
四、线型调频雷达信号处理技术的发展趋势随着技术的不断发展，线型调频雷达信号处理技术也在不断发展。
未来，线型调频雷达信号处理技术的发展方向将主要体现在以下几个方面：1. 提高信号处理算法的精度与效率，进一步提升系统的性能和可靠性；2. 发展新型线型调频雷达系统，适应地面、空中、水下、空间等多种应用需求。
3. 计算机处理技术的发展使得雷达信号处理技术变得更加智能化，未来信号处理技术将趋向于自适应、自主学习、智能化等方向。
线性调频连续波雷达信号处理技术研究与硬件实现的开题报告
线性调频连续波雷达信号处理技术研究与硬件实现的开题报告一、课题研究背景雷达是一种广泛应用于军事、民用和科研领域的电子设备，其具有高精度、高速度、全天候、全天时等特点，经常被用于目标检测、跟踪和测量等任务。
而其中一种常用的雷达信号类型就是线性调频连续波（Linear Frequency Modulated Continuous Wave Radar，LFMCW Radar）信号。
LFMCW雷达以连续波形式发射一种呈线性频率调制的信号，并通过接收到的回波信号与发送的信号的相位差来计算目标与雷达之间的距离。
因此，LFMCW雷达在成像、避障、跟踪等方面有着广泛的应用前景。
二、研究目的和意义本课题的研究目的是探究LFMCW雷达信号处理技术，包括信号调制、信号解调、距离测量和速度测量等方面，为进一步提高LFMCW雷达的性能提供技术支持。
具体研究内容包括以下几个方面：（1）LFMCW雷达信号的特点及其发射和接收过程的分析和建模；（2）LFMCW雷达中涉及的DSP/ FPGA芯片的选型与硬件设计；（3）LFMCW雷达信号处理算法的设计与实现，包括快速傅里叶变换（FFT）、信号滤波、距离测量和速度测量等。
通过对LFMCW雷达信号处理技术的深入研究，可以进一步提高雷达系统的性能，推动雷达技术的发展。
同时，还可以为设计和实现高性能、低成本雷达系统提供技术支持，并在国防和民用领域提供实用的应用方案。
三、研究方法和技术路线本课题采用文献资料法、仿真模拟法和实验研究法相结合的方法，对LFMCW雷达信号处理技术进行研究和实践。
具体的技术路线如下：（1）了解LFMCW雷达的原理和基本特性，掌握其信号处理流程和算法；（2）选取合适的DSP/FPGA芯片，并完成相应的硬件设计；（3）通过数学模型和仿真模拟进行算法优化和参数调试，包括FFT 算法、滤波算法、距离测量算法和速度测量算法等；（4）搭建LFMCW雷达实验平台，进行数据采集和实验验证，测试研究结果的准确性和可靠性；（5）进行性能分析和实用化应用探讨，为进一步在实际工程中应用提供技术支持。
24GHz调频连续波雷达信号处理技术应用
24GHz调频连续波雷达信号处理技术应用摘要：本文详细探讨了该技术在不同领域的应用，包括距离测量和目标检测、速度测量和运动分析、物体识别和分类，以及呼吸和心率监测。
关键词：24GHz调频连续波雷达；无线传感技术；信号处理技术1 24GHz调频连续波雷达信号处理技术概述24GHz调频连续波雷达是一种常用的无线传感技术，通过调频连续波原理实现对目标物体的探测和测量。
在24GHz调频连续波雷达系统中，信号处理是至关重要的一步，用于提取目标信息并实现距离测量、速度测量、目标检测和跟踪等功能。
以下是24GHz调频连续波雷达信号处理技术的概述：（1）数据采集与预处理接收原始信号：使用接收天线接收目标反射回来的信号，并将其转换为电信号。
信号预处理：对接收到的信号进行滤波、放大和采样等预处理步骤，以优化信号质量。
（2）时域信号处理距离测量：利用时延测量技术，计算目标物体与雷达之间的距离。
常用的方法包括时差测量和相关分析等。
目标检测和跟踪：通过分析信号强度的变化，检测和跟踪目标物体。
常用的方法包括门限检测、运动检测和滤波技术等。
（3）频域信号处理快速傅里叶变换（FFT）：将时域信号转换为频域信号，用于频谱分析和频率成分的提取。
目标参数估计：通过分析频域信号的特征，估计目标物体的速度、角度、尺寸等参数。
常用的方法包括多普勒频移测量和高阶谱分析等。
（4）目标信号处理目标分离和提取：通过信号处理技术将目标信号从背景杂波中分离出来，以便进行后续分析和识别。
目标识别和分类：通过分析目标的特征和模式，将目标物体进行识别和分类。
常用的方法包括模式识别、机器学习和人工智能等。
（5）数据分析和可视化数据分析：对处理后的数据进行统计分析、特征提取和模式识别等，以获取更多的目标信息。
结果可视化：将处理和分析得到的结果进行可视化展示，如雷达图、距离－速度图等，以便用户直观地理解和使用。
2 24GHz调频连续波雷达信号处理技术的应用领域2.1 距离测量和目标检测距离测量和目标定位：24GHz调频连续波雷达可以用于精确测量目标与雷达之间的距离。
线性调频连续波雷达信号处理系统分析
独创性（或创新性）声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成功。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其 它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的 任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
连续波雷达接收机的带宽窄于脉冲雷达接收机。因此，它有利于抗杂波，并在 电磁干扰环境下具有更好的下视和抗干扰能力，特别是只是实现测速时，连续波 雷达显得更为优越。测距时也不存在脉冲雷达的距离遮挡现象。
连续波雷达比脉冲雷达的反隐身、抗背景杂波和抗干扰能力更好： 第一：发射机功率较低，有利于反侦察。例如，连续波雷达采用调频或者随机 码调相，使对方的侦察接收机无法利用快速傅里叶变换跟踪雷达的瞬时频率，对
本文还分析了线性调频连续波多周期回波特性，对其动目标在频域的关系进 行了研究，通过这些分析提出了使用 2 维 FFT 算法进行线性调频连续波雷达固定 杂波抑制的方法，并给出了计算机仿真结果。还分析了调频宽度（W）和调频线 性度（L）对系统相关参数的重要性以及调频斜率误差对系统的影响。最后利用动 目标和静目标回波信号与发射信号的差拍信号在频域上的不同特点，实现了 LFM-CW 雷达的 MTI，也揭示了 LFM-CW 雷达的 MTI 的实现方法。
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调频连续波雷达信号处理系统分析
调频连续波
三、信号采集与处理单元关键技术研究Equation Section 33.1 太赫兹频段线形调频连续波雷达系统及工作原理3.1.1 LFMCW雷达的基本特点调频连续波(FMCW)雷达一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制。
雷达调频可以采用多种方式，线性和正弦调制在过去都已经得到广泛的运用。
其中线性调频是最多样化的，在采用FFT处理时它也是最适合于在大的范围内得到距离信息的。
鉴于此原因，有关调频连续波的焦点问题基本上都集中在LFMCW雷达上。
线性调频连续波（LFMCW）雷达是具有高距离分辨率、低发射功率、高接收灵敏度、结构简单等优点，不存在距离盲区，具有比脉冲雷达更好的反隐身、抗背景杂波及抗干扰能力的特点，且特别适用于近距离应用，近年来在军事和民用方面都得到了较快的发展。
主要优点可归结为以下三方面：LFMCW最大的优点是其调制很容易通过固态发射机实现；要从LFMCW系统中提取出距离信息，必须对频率信息进行处理,而现在这一步可以通过基于FFT的处理器来完成；LFMCW的信号很难用传统的截获雷达检测到。
除了上述优点外，LFMCW雷达也存在一些缺点。
主要表现在两个方面：作用距离有限：LFMCW雷达发射机和接收机是同时工作的，作用距离增大时，发射机泄漏到接收机的功率也增加；距离-速度耦合问题：LFMCW雷达采用的是超大时带积的线性调频信号，根据雷达信号模糊函数理论，它必然存在距离与速度的耦合问题，这不仅导致系统的实际分辨能力下降，而且会引起运动目标测距误差。
3.1.2 太赫兹频段LFMCW雷达系统根据目前国内的元器件水平和技术条件，在能够满足太赫兹波探测系统技术指标的前提下，本系统工作频率为220GHz，采用宽带线性调频探测体制方案，依靠天线测量目标的散射特性获取目标信息和距离信息。
线性调频连续波雷达具有低截获特性，在距离速度模糊方面与普通的脉冲雷达相比具有较大优势。
对于调频体制，利用在时间上改变发射信号的频率并与接收信号频率进行混频处理不仅能测定目标距离，而且能够精确测量目标径向速度，所以线性调频探测系统实现了太赫兹频段雷达的主动探测功能。
连续波雷达及其信号处理技术
连续波雷达及其信号处理技术哎呀，说起连续波雷达，这玩意儿可真是个技术活儿。
你可能会想，这玩意儿有啥好聊的，不就是雷达嘛，有啥新鲜的？嘿，你还真别说，这连续波雷达和我们平时听到的脉冲雷达可大有不同。
让我给你慢慢道来。
首先，咱们得聊聊啥是连续波雷达。
这玩意儿，顾名思义，就是发射连续的无线电波，而不是像脉冲雷达那样，一闪一闪的。
这种雷达的好处在于，它可以持续不断地监测目标，而不是像脉冲雷达那样，只能在短时间内捕捉目标。
这就好比你用闪光灯拍照和用持续光源拍照的区别，一个是瞬间捕捉，一个是持续观察。
那么，连续波雷达是怎么工作的呢？简单来说，就是发射一个连续的无线电波，然后这个波遇到目标后会反射回来。
雷达接收器捕捉到这个反射波，然后通过信号处理技术，就能得到目标的位置、速度等信息。
这个过程听起来简单，但实际上涉及到很多复杂的数学和物理知识。
说到信号处理技术，这可是连续波雷达的核心技术。
因为反射回来的波形会受到很多因素的影响，比如目标的形状、大小、距离等等。
所以，要准确地从这些复杂的波形中提取出目标信息，就需要用到一些高级的信号处理技术。
比如，相干处理、非相干处理、频率调制连续波（FMCW）等等。
这些技术听起来可能有点高大上，但其实它们就像是厨师做菜时用的调料，不同的调料搭配，就能做出不同的味道。
举个例子，就说FMCW技术吧。
这种技术是通过改变发射波的频率，来测量目标的距离。
想象一下，你对着山谷喊话，然后听到回声。
你可以根据回声的时间，来判断山谷有多远。
FMCW技术也是类似的原理，只不过它用的是无线电波，而且频率是变化的。
这样，就能更精确地测量目标的距离。
当然，连续波雷达也有它的局限性。
比如，它对目标的分辨率不如脉冲雷达高，而且对干扰也比较敏感。
但是，它在某些应用场景下，比如汽车防撞系统、无人机导航等，还是非常有用的。
总的来说，连续波雷达及其信号处理技术，就像是一把双刃剑。
用得好，就能发挥出巨大的威力；用得不好，就可能事倍功半。
线性调频连续波雷达的信号处理研究
基于算法的测 向的原理可 分为振幅法与相位法 。振幅法
测 向比较容易实现， 测 向精度较低， 常用 圆锥扫描 的方式进行 连续波的测定。而相位法 的技术较 为复杂 ， 测 向精度较 高， 利 用相位干涉原理进行方 向的推 算。通常情况下需要多个信道 的分别处理，再通过相位 差的计算得到测量结果 。但 由于相 位不容易准确测定， 并且很可能受信号频率的影响， 因此测量
发射之间不能进行很好的隔离，对线性调频连续波雷达的信
号 的发射功率造成了很大的影响，导致连续波雷达的作用距 离产生 限制 ， 阻碍 了科学人员对连续波雷达的进一步研 究。 然 而线性调频连续波雷达 的 ＭＴ Ｉ 技术 的提 出为线性调频连续波 雷达 的信号 的发展与广泛应用奠定了基础 。
加广泛 ， 用过数字信 号处理器进行距离信息的精确采集 ， 没有 受 到测量功 能的限制 ，利用线性频率调制连 续波通常 是测量 合适 的选择 。连续波雷达在很多性能上都有充分的优 势，比
４基于算法的测角技术
算法具有测向分辨率高、 抗噪声性能突出、 可轻松识别多
径信号的特点。
如线性调频连续波信号与各类 固态发射机能保持较 高的匹配 度 与兼 容性 ， 能够和各种类 型的发射机联合运作 ； 线性 调频连 续 波在波形上具有很高 的准确性与合理性，减少了波 形复杂
摘要 ： 连续波 雷达作为发射信 号的重要媒介在 军事方 面得到广泛的应用 ， 但 由于雷达与接 收机 的性 能相 关性 ， 连续波雷 达在研 究与运 用中还仍有所限制。文章 首先对 线性调频连续波雷达信号的特性进行 了阐述 ， ￣￣ ｔ ｒ ４ ｔ － 绍了线性调频连续 波雷达的 ＭＴ Ｉ 的基本原理 ， 对 于线性调频连续波雷达的信 号基 于算法的测 角技术做 出了研 究与说 明。
《线性调频连续波雷达近程探测信号处理技术研究》
《线性调频连续波雷达近程探测信号处理技术研究》摘要：本文针对线性调频连续波雷达近程探测中的信号处理技术进行了深入的研究和探讨。
通过分析信号处理的各个环节，本文提出了针对近程探测的高效处理方法，以提高雷达的探测精度和性能。
本文的研究对于线性调频连续波雷达的信号处理领域具有较高的学术价值和实践意义。
一、引言线性调频连续波雷达在近程探测领域有着广泛的应用，其工作原理是利用线性调频信号的频率调制特性来实现目标的距离测量和识别。
在雷达系统中，信号处理是决定探测性能的关键环节之一。
本文将对线性调频连续波雷达的信号处理技术进行详细的分析和研究，以实现提高探测精度的目的。
二、线性调频连续波雷达基本原理线性调频连续波雷达的信号是由频率随时间线性变化的电磁波组成的，这种波形能够在雷达到目标的距离上产生回波，并利用回波的频率变化来测量目标的距离。
本部分将详细介绍线性调频信号的基本原理，包括其波形特点、频率调制方式以及在近程探测中的应用。
三、信号处理关键技术研究1. 信号预处理：预处理是信号处理的首要环节，主要任务是去除信号中的噪声和干扰，以提高信噪比。
本文将研究不同的预处理方法，如滤波、去噪等，以找到适用于近程探测的预处理方法。
2. 信号匹配滤波：匹配滤波是提高雷达探测精度的关键技术之一。
本部分将研究匹配滤波的原理和实现方法，以及如何通过匹配滤波来提高信噪比和目标检测的准确性。
3. 目标检测与参数估计：本部分将研究目标检测的算法和实现方法，包括恒虚警率检测、最大似然比检测等。
同时，还将研究如何通过参数估计来获取目标的距离、速度等信息。
4. 信号后处理：后处理是对经过前述处理后的信号进行进一步的处理和分析，以提取出更多的目标信息。
本部分将研究不同的后处理方法，如多目标跟踪、目标识别等。
四、实验与分析为了验证上述理论研究的正确性和有效性，本文设计了相关的实验并进行详细的分析。
首先，我们采用模拟仿真和实际环境下的数据采集两种方式来获取实验数据。
调频连续雷达回波信号3dfft处理原理
调频连续雷达（FMCW Radar）是一种常用的雷达工作模式，它通过不断调节发送信号的频率来实现对目标回波信号的接收与处理。
在雷达的应用中，回波信号处理是一项十分重要的工作，它可以通过一些信号处理算法来提取出目标的位置、速度等信息。
其中，3DFFT处理是一种常用的信号处理算法，它可以将时域信号转换为频域信号，并进一步提取出有用的信息。
本文将详细介绍调频连续雷达回波信号的原理，重点讨论3DFFT处理的工作原理及其在雷达应用中的意义。
一、调频连续雷达回波信号的基本原理1. 发射信号的特点调频连续雷达是一种采用连续波进行测距的雷达系统，在工作时会持续向目标发送一定频率范围内的信号。
这种信号的频率不断变化，在短时间内可以覆盖一定的频率范围，这就是所谓的调频信号。
2. 目标回波信号的接收当调频信号遇到目标后，会发生回波现象，接收到的信号呈现出一定的频率变化规律。
这种频率变化可以提供目标的距离信息。
3. 回波信号的处理为了提取目标的距离、速度等信息，需要对回波信号进行一定的处理。
信号处理算法可以将时域的回波信号转换为频域的信号，并从中提取出有用的信息。
二、3DFFT处理原理1. 3DFFT算法概述3DFFT（Three-Dimensional Fast Fourier Transform）是一种将三维数据从时域转换到频域的算法。
在雷达应用中，回波信号可以看作是一个三维数据，分别是时间、频率和幅值。
通过3DFFT处理，可以将这些数据转换为频域中的三维数据，从而方便进行进一步的分析和处理。
2. 3DFFT处理的步骤（1）数据预处理在进行3DFFT处理之前，需要对回波信号进行一定的预处理，包括滤波、去噪、补零等操作，以保证处理的准确性和可靠性。
（2）时域数据转换将时域中的三维数据通过快速傅里叶变换（FFT）算法转换为频域中的三维数据，其中时间维对应频谱的一维，频率维对应频谱的另一维，幅值则对应频谱的幅度。
（3）频域数据处理对频域中的数据进行进一步处理，包括频谱分析、目标提取、参数计算等操作，以得到目标的具体信息。
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( 2)
当极化测量系统用于接收的极化天线交叉极化分
量较大, 可求接收系统的等效畸变矩阵, 取其逆矩阵来 处理接收数据, 达到校准的效果[ 9, 10] 。
图 4 极化测量系统
4结 语
结合民航空管雷达测试的现状, 国内目前缺乏针对 航管二次雷达天线波瓣测量的相关方案和设备, 较难获 得二次雷达天线瓣图, 准确地判断二次雷达系统及天线 性能。通过对二次雷达天线波瓣测试方法的分析, 提出 一个系统性、经过初步优化了的天线测试方案, 一方面 可以对有效地建立空管测试评估平台和搭建雷达生产 测试检验平台打下良好基础, 另一方面还可以为确保空 管二次雷达选址和设备正常运行提供手段, 同时也为准 备建立的雷达检测中心提供理论与实践指导。
远离天线方向为正方向) , 在 t = 0 时刻距离雷达天线 距离为 R0 的目标, 则接收到的目标回波信号可以表示
收稿日期: 2009 09 29
42
为:
SR ( t) = K A cos{ 2 [ f c( t -
)+
1 2T
B
(
t
-
)2] +
0}
式中: K 为 信 号增 益, 与 天线 的 尺寸、距 离 及目 标 的
图 1 L FM CW 差拍 频谱分析 M T D 处理
1 2T
B
m
(
t
-
nT ) 2 ) ]
在某一个重复周期差拍信号所对应的瞬时频率为:
f ( t - nT ) =
dP m( t - nT ) 2 dt
=
2f c c
v
+
2BR Tc
0
-
4BR 0 v T c2
+
4 Bv Tc
-
4Bv 2 T c2
Do cument for R adar D ata Ex chang e Part 2a T ransmission o f M onor adar Data T ar get Repor ts[ S] . [ 6] 杜文一. 航管二次监视雷达[ D] . 天津: 中国民 航学院, 1995. [ 7] 毛乃宏, 俱新 德, 郭润 盛. 天线 测量 手册 [ M ] . 北 京: 国 防工 业出版社, 1987. [ 8] [ 美] 约翰 ∀ 克劳斯. 天线 [ M ] . 章文勋, 译. 北京: 电 子工业出 版社, 2006. [ 9] Smeg al R J, Landecker T L , Vaneldik J F, et al . Deter mining the P ola risatio n Pr operties of an Antenna using A r bitrar y and U nkno wn Field Pr obes [ J ] . IEE Pr oceeding s M icro w aves, Antennas and P ro pag ation , 1997: 144( 6) : 431 436. [ 10] Byr on M Welsh, Br ian M K ent, A lan L Butebaug h. Full Po lar imetr ic Calibr at ion for Radar Cro ss Section M easur e ment: Per for mance A nalysis [ J] . IEEE T rans. on Antennas and P ro pag atio n, 2004, 52( 9) : 2 357 2 365.
军事通信
雒海潮等: 线性调频连续波雷达的一种信号处理方法
线性调频连续波雷达的一种信号处理方法
雒海潮, 宋思盛
( 西安电子工程研究所 陕西 西安 710100)
摘 要: 线性调频连续波( LF M CW) 雷达具有距离和多普勒频率分辨率高, 结构简单, 体积小, 重量轻 和良好的低 截获概
率特性, 得到了广泛的应用。对线性调频连续波雷 达的目标回波信号进行分析, 使用差 拍 频谱分析 M T D 的方 法进行仿 真,
速度分辨率: !V =
c 2T M f
c
=
23. 43 m / s;
不模糊测速范围: V max =
c 2T f
c
=
1 500 m/ s。
正交混频经低通滤波后, 然后通过加窗的方式对有效时
对六个模拟目标基于上述信号处理方法进行仿真,
间段内的差拍信号进行离散化处理, 对每个重复周期内 仿真结果和目标真值的比较结果如表 1 所示, 图 3 列出
( t - nT )
相邻重复周期间目标回波的中心频率变化不大, 但
其初始相位随重复周期的变化很大, 初始相位对 nT 求
导可得到:
d[ m ] 2 dnT
=
2f cv c
-
4BR nv T c2
通过上述分析, 只要从不同重复周期差拍信号中检
测出
2f cv c
-
4BR nv T c2
,
然 后从差频信号 的频率
从回波信号中提取目标的相位信息, 从而 获取目标的距离和速度信息, 该方法可有效地抑制固 定杂波, 方便动目标检测。
关键词: L FM CW ; 差拍频率; FF T ; M T D
中图分类号: T N95
文献标识 码: A
文章编号: 1004 373X( 2010) 05 042 02
Signal Processing Method for LFMCW Radar
0
-
4BR 0 v T c2
t+
2Bv Tc
-
2Bv 2 T c2
t2 +
2f
c R0 c
-
2B
R
2 0
T c2
由上式可知, 运动目标回波的差拍信号是一个线性 调频信号, 信号的参数如下:
调频带宽: Bm =
4Bv c
-
4
Bv c2
2
;
载频起始频率: f m =
2f cv c
+
BR 0 T c2
距离分辨率: !R =
T cf s 2 BN
=
1. 5 m;
频率, 从而求出目标的运动速度。
不模糊测距范围: R max =
T cf s 2B
=
60 km;
2 LFMCW 信号处理与仿真
LF M CW 雷达差拍 频谱分析 M T D 方法的处理流 程如图 1 所示, 目标回波信号首先与发射信号样本进行
f mt+
1 2T
B
m
t2
在做数据处理时, 常常把一个重复周期的数据作为 处理的单元, 用 t - nT 代替 t 可得:
Sm ( t - nT ) = ex p( j m ) A m ex p[ 2 ( f m ( t - nT ) +
复周期的 F FT 结果做 M 点的 MT D, 求得速度多普勒 频率, 进而求得距离差拍频率。图 2 中列出的是发射、 接收信号的调频函数, 运动、固定目标的差拍频率信号, 以及多重复周期有效采样窗函数。
25 000
1 707
25 004. 1
+ 4. 1
300
49
281. 25
- 18. 75
目标 6
25 000
1 707
25 003. 9
+ 3. 9
400
44
375
- 25
( 下转第 46 页)
43
军事通信
魏月军: 单脉冲二次监视雷达天线波瓣测量方案研究
∀L =
VH VV
=
∀L k
( 1)
!L = !L +
2f c v c
+
2BR Tc
0
-
4BR 0 v T c2
中减去这两项,
即可求得距离差拍频率
2BR Tc
0
,
从而可以得到目标距离
R
。由于
2
fc c
v
4BR nv T c2
,
则从初始相位检测出来的频率即可认为是速度多普勒
图 2 发射、接收、差拍信号调频函数
设定调频带宽 B = 50 MH z, 调 频周期为 1 ms, 调 频起始频率为 100 MH z, A/ D 采样频率为 20 M H z, 在 每个 T 内采样 4 096 个点做 4 096 点 FF T , 再对 相邻 64 个重复周期的数据做 M T D, 然后进行求模。
RCS 等有关;
=
2R( c
t)
=
2( R0 + c
vt )
为目标延迟; c 为
光速。接收信号的瞬时相位为:
PR( t) = 2 f c ( t -
)+
1 2T
B
(
t
-
)2 +
0
通过相干解调后, 差拍信号的瞬时相位为:
Pm ( t ) = PT ( t) - PR( t) =
2
2f c c
v
+
2BR Tc
Keywords: L FM CW; beat f requency ; FF T ; M T D
线性调频连续波雷达( LF M CW ) 的距离速度模糊 问题一直难以解决, 文献[ 1] 采用 M T D 频域配对方法, 通过 M T D 简化差拍信号的频谱, 并利用三角形线性调 频连续波上、下扫频段多普勒频移的对称性, 实现动目 标的距离、速度去耦合, 但其在多目标环境下难以准确 配对。文献[ 2] 介绍了利用二维 FF T 技术提取目标回 波信息, 取得较好的性能。本文通过对 L F MCW 信号 进行分析, 给出了采用差拍 频谱分析 M T D 方法的信 号处理流程, 并进行了仿真。