調頻連續波雷達測距算法綜述

史璐媛，任 建，劉令文

（沈陽工業大學 遼寧 沈陽 110870）

1 引言

連續波作為雷達測距的信號具備高精度測距、結構簡單輕便、測速性能好等優點，具有廣泛的應用前景，成為研究人員關注的焦點。大量查閱資料后，總結了多頻連續波雷達測距主流算法和目前被應用或認可的改進算法，分別對影響測距精度距離的加速度和速度差補償法進行了論述。

2 多頻連續波雷達測距體制主要算法

雙頻比相測距體制是多頻連續波雷達測距的主要算法，但其測距精度和最大不模糊距離均與雙頻頻差成反比，存在不可調和的矛盾，多頻測距體制的提出解決了此問題[1]。多頻測距體制最主要的兩種方法是參差多頻法和二次相差法。

2.1 參差多頻法基本原理

2.2 二次相差法基本原理

二次相差法使用較大的二次頻差保證測距精度，使用較小的二次頻差保證大的不模糊距離，來解決測距精度與最大不模糊距離之間的矛盾[1]。

3 補償算法

采用連續波雷達對運動物體測距時，干擾頻移的產生會造成頻譜展寬，譜峰值降低，影響測距測速和定位精度。因此運用加速度補償法和速度差補償法可獲得較高的補償精度，提高應用價值。

3.1 加速度補償法

3.2 速度差補償法

帶有干擾速度的單路信號表示如式（7）所示[4]：

選定速度補償范圍并按照固定步長帶入即可獲得不同速度的補償模板，將不同的補償模板與該式相乘后進行FFT變換，峰值最大即為最佳補償。

4 算法改進與創新

在世界范圍內主要針對參差多頻法和二次相差法進行了改進。在采樣過程，提出基于SDR的MFCW系統并設計了人體呼吸系統檢測算法[5]。信號預處理階段，提出用新的MFCW雷達與傅里葉系數插值法估計距離與速度[6-7]。通過Tayler公式展開目標距離來估計距離與速度，解決速度相同的多目標問題。針對測距算法[8]，將雷達測距與機器視覺技術相融合，提出車輛檢測算法，為車輛自動駕駛系統提供有效環境信息。結果處理方面，提出局部速度差補償算法[4]。

5 結語

多頻連續波雷達技術因其優良的性能受到重視，并逐漸應用于各種場合。隨著多頻連續波雷達性能的不斷改進和提高，雷達多目標檢測、三維建模等技術將繼續發展，未來與深度學習、交通檢測等領域相結合可以更好地融入人類生活。