一種FMCW近距離目標探測的技術研究與實現

張在吉 唐慧芹 楊茜 張軍科

線性調頻連續波（LFMCW）雷達能夠探測到近程的運動目標，可提供目標的速度、距離和方位信息，故廣泛應用于安防預警、邊境監視及隱蔽區域巡邏等領域中。本文根據鋸齒波雷達差頻信號的時頻域特性，利用二維傅里葉變換技術及多重速度解模糊技術，從雷達回波中提取了運動目標的信息，并通過加窗有效的抑制了臨近地物雜波對目標檢測的影響。

一、引言

目前對目標進行檢測的常用雷達有點頻連續波（CW）雷達、頻移鍵控（FSK）雷達和調頻連續波（FMCW）雷達。CW雷達得到的只有目標的速度多普勒頻率，故只能測出目標的速度信息。FSK雷達不能發現靜止目標，且系統響應較慢;對稱三角波雷達在檢測多目標時，存在對上掃頻和下掃頻多個頻譜峰值配對出錯的問題。本文利用多周期鋸齒波，通過二維傅里葉變換得到目標的距離和速度信息，而針對速度模糊問題，本文提出了一種多重PRF解速度模糊算法，同時利用加窗技術，抑制了地雜波對目標提取的干擾。

二、鋸齒波測速測距原理

LFMCW鋸齒波調制信號是利用發射波和接收波的差拍信號對目標的速度和距離進行估計。如圖1所示

三、多重解模糊速度算法與仿真分析

當速度維的采樣率小于運動目標的多普勒頻率時，會產生速度模糊。為解決這一問題，采用多重PRF解速度模糊算法。假設雷達前方目標速度為，為采樣周期為下的最大不模糊速度，為當前測量的模糊速度。當多普勒頻移大于雷達掃頻重復頻率時，對應的速度可表示為：

3.2仿真驗證

仿真參數如下：f0=24.125GHz，B=100MHz，T1=1ms，T2=1.86ms，重復周期M=16;假設存在三個目標，其速度和距離的參數為：目標1：R=35m，V=8m/s;目標2：R=120m，V=24m/s;目標3：R=290m，V=75m/s;

為了降低副瓣的影響，選擇對采樣信號和一維CFFT后的頻域信號分別進行加窗，窗函數選擇漢明窗，其副瓣低、主瓣展寬較小。T1周期下二維CFFT的結果如圖2所示：

根據速度解模糊算法，計算出的目標距離和速度如下：

目標1：R=36.58m，V=8.14m/s;目標2：R=121.88m，V=24.17m/s;目標3：R=291.06m，V=75.21m/s;

四、結束語

本文利用多重PRF解模糊算法克服了速度模糊問題，利用二維信號加窗提高了信號的信噪比，降低了誤檢率。算法仿真結果表明，該方法正確有效，解決了多目標環境下的 LFMCW 信號處理問題，實現性較強。

參考文獻：

[1] 張宏宇，王冬華，李云飛，等.一種提高LFMCW體制雷達測距精度的方法[J].雷達與對抗，2017，37（1）：9-12，47.

[2] 王月鵬，趙國慶.二維 FFT 算法在 LFM CW 信號處理中應用及性能分析[ J].電子科技，2005（5）：25-28.

（作者單位：西安雷通科技有限責任公司）