摘要
毫米波雷达具有体积小，功耗低，受天气与环境等因素影响小的特点。近年来，毫米波雷达已从专攻军事领域转变为民用军用两路并进的状态，它不仅在军事领域中保持了竞争力，在民用领域也被广泛应用于车载雷达，生命体征探测，安防监测等方面。传统的FMCW(FrequencyModulatedContinuousWave)毫米波雷达有着多目标探测准确度不高，虚警或漏警现象较多等缺陷，基于此，本文从FMCW毫米波雷达基本原理出发，提出了改进的目标探测方法。 首先，本文基于传统FMCW毫米波雷达测距测速原理，分析出了传统三角波调频连续波在多目标探测时虚假目标较多的问题。然后研究各种改进波形剔除虚假目标的原理，结合多种波形特征设计了一种复合型FMCW波形。这个波形设计结合了三角波与快速锯齿波的特性，因此是一种复合型的调频连续波波形。基于这个复合型的调频连续波波形，给出了对应的多目标匹配算法。为了进一步获取更好的探测性能，本文接着对恒虚警检测技术展开了研究。通过提出一种改进OS-CFAR算法来使有序类恒虚警检测器的计算量大幅下降。然后基于提出的FOS-CFAR检测算法，对二维恒虚警检测进行优化，并且通过减少参考单元数目的方法来进一步降低二维恒虚警整体的运算量。具体研究内容如下: 1.本文基于多目标探测的场景，设计了一种用于多目标探测的复合型FMCW波形，然后基于这个复合型FMCW波形给出相应的多目标探测算法。通过理论推导证明它的可行性并定量分析其复杂度，之后利用理想环境下的多目标探测仿真实验进一步验证了该方法的有效性，多次独立重复实验中，虚假目标出现概率能有效控制在0.2％左右。考虑到实测通常是在有干扰背景下进行的，所以在两种非理想环境的情况下进一步测试了这个方法的准确率，根据实验结果得出结论:基于复合型FMCW波形的多目标探测方法在理想环境与虚警率高的环境适用性价高，但在漏警率高的场景中不适用。 2.介绍了毫米波雷达中恒虚警处理方法的原理，通过特定场景实验与理论推导，分析了四种最常见方法的适用场合与优势劣势。接着基于鲁棒性较好的OS-CFAR检测方法提出了一种改进的FOS-CFAR检测方法，这个方法有效地降低了传统OS-CFAR的计算量，并且保持了传统方法应对复杂环境鲁棒性较好的优势。 3.对二维恒虚警检测方法，引入FOS-CFAR来改进了传统二维恒虚警检测方法，并提出了一种简化型的参考窗结构来进一步优化二维恒虚警检测方法的计算量。在多次重复独立实验中，随着参考单元数量的增加，偏离比例趋向于0.05，所以该窗型结构可以准确并高效地完成背景噪声水平的估计。 4.基于AWR1642评估板搭建用于毫米波雷达探测的实验平台，通过硬件平台对常见的几种场景进行实测实验与调试。
NETL