什么是网页什么是网站,网站建设文化渠道,wordpres做视频网站,做网站找我选 题 的 目 的 和 意 义 随着现代科技的不断发展#xff0c;汽车在人们生活中的比重越来越大#xff0c;人们对汽车安全的要求越来越高。据统计#xff0c;我国每年有近万人死于交通事故#xff0c;汽车在行驶过程中容易出现车速过快、方向失控、侧滑等问题#xff0c;随… 选 题 的 目 的 和 意 义 随着现代科技的不断发展汽车在人们生活中的比重越来越大人们对汽车安全的要求越来越高。据统计我国每年有近万人死于交通事故汽车在行驶过程中容易出现车速过快、方向失控、侧滑等问题随着人们对安全驾车认识的提高开始利用车载雷达对汽车进行实时监控。智能驾驶可以为构建智能交通系统提供支撑智能驾驶中的车载雷达的感知能力是必不可少的车辆通过车载雷达检测周围车辆的距离、速度等信息但是如果检测出现偏差就会造成车辆距离太近车辆躲避不及而导致发生事故。因此车载雷达对目标的距离像和速度像的分辨率和精确度就尤为重要。高精度的车载雷达是获取信息的重要方式雷达通信一体化是未来研究的重要方式。常见的宽带雷达有线性调频连续波信号LFM和步进频率信号SF被广泛运用于雷达中但是这两种雷达也存在不足线性调频雷达对获得目标的位置信息很弱步进频率雷达信号容易产生距离多普勒耦合。OFDM调制的雷达信号具有良好抗干扰性能、较高的频谱利用率和易于数字化处理等特点而频率捷变技术使OFDM雷达能够合成更大的带宽提高分辨率以达到增强探测性能的目的。研究OFDM雷达捷变技术可以在一定程度上改善现有车载雷达的性能为车载雷达的研究提供新思路也可以使车载雷达更加实用和方便。因此研究OFDM雷达捷变波形信号处理方法具有重要意义。 国 内 外 研 究 现 状 及 存 在 的 问 题 雷达成像需要有高灵敏度和分辨力探测和跟踪目标时对周围环境条件的响应能力。毫米波雷达有探测精度高、探测距离远和环境适应能力强的优点且成本较低、技术比较成熟率先成为智能驾驶系统主力传感器可以支持高精度目标检测与成像。 毫米波雷达发射信号通常分为步进频率和线性调频两种信号。步进频率信号SF具有发射信号中心频率可快速跳变的频率综合器SF信号可以获得较大带宽且具有较窄的瞬时带宽易于工程实现。但是步进频率信号存在着距离与多普勒耦合问题导致重建一维距离像发生散焦降低对目标的识别能力。线性调频信号LFM也叫Chirp信号是一个频率随着时间线性增加的正弦波LFM信号具有较好的脉冲压缩特性自相关性较好在增大射频脉冲宽度、提高平均发射功率、加大通信距离同时又保持足够的信号频谱宽度不降低雷达的距离分辨率。但是其频率比较低且存在距离与多普勒耦合的问题。LFM信号和SF信号都存在距离与多普勒耦合问题无法同时获取目标成像的高距离与速度分辨率。正交频分复用OFDM信号具有图钉状模糊函数具有距离高分辨和多普勒高分辨不存在距离与多普勒耦合是LFM信号和SF信号不具备的。OFDM雷达具有距离分辨率和速度分辨率高、频谱利用率高、抗干扰能力强等优点适合车载雷达应用。但仍存在对相位噪声和载波频偏敏感容易带来衰耗峰值平均功率比较大的问题。频率捷变技术可以加大探测距离提高测角精度具有优异的低截获和抗干扰性但是它也有一定的局限性。将频率捷变技术引入OFDM雷达能够合成更大的带宽提高频谱利用率具有更高的距离分辨率提升车载雷达的性能。OFDM雷达的频谱利用率高可以避免在有干扰的情况下采用调频连续波雷达时产生的频率丢失的问题大大提升车载雷达对目标的检测能力。 许多国家的学者从不同的角度对OFDM雷达进行了研究。最早的关于OFDM雷达的文章是1998年发表的。近年来越来越多关于OFDM雷达的文章不断出现主要从OFDM雷达的脉冲压缩、多普勒处理、信号处理、波形设计及雷达系统设计等方面进行研究。 在国外有学者提出基于雷达和无线通信系统的多模式OFDM信号。Franken G E A从多普勒容限的角度对编码OFDM雷达信号进行了研究。Junqi D提出OFDM信号的三种多普勒频率的处理方法实现了对目标径向速度的准确估计。TigrekR F提出一种使用OFDM波形来获取动目标的距离和多普勒的方法当脉冲重复频率过低时需要进一步对多普勒解模糊。德国学者研究了MIMO-OFDM体制雷达利用收发天线的相位差采用多重信号分类算法对目标进行波达方向的高分辨估计实现了目标的空间定位。Lellouch等人就OFDM脉冲串信号展开研究将子载频分为两部分分别对其进行多普勒处理和频率捷变提高了信噪比。 在国内虽然起步较晚但是也有很多高校对OFDM雷达进行探索。相关学者主要从OFDM雷达之间的耦合机制、系统复杂度等方面考虑研究。南京理工大学对OFDM雷达的低截获特性进行了研究。霍凯研究OFDM雷达信号如何对微动目标特征进行提取对合成目标高分辨距离像原理进行研究。顾陈等人研究了如何对OFDM雷达信号进行处理和检测。房炫伯等人研究基于凸优化的OFDM信号峰均比抑制算法。大连科技大学的Lin等人充分利用I-OFDM体制的载频间的正交性将改信号运用于均匀线性阵列MIMO雷达中。 频率捷变技术是指单个信号的载频按照随机或者固定的方式在随时间变化它是当前实现频域抗干扰最有效的手段凭借着优越的干扰抑制性备受关注。频率捷变技术的研究最初在1968年。在国外Axelsson S.R.J.等人对随机频率步进信号随机旁瓣噪声的统计特性进行了分析研究了基于频率捷变波形的慢衰落目标检测法采用频率捷变波形提高了单脉冲雷达的目标角度跟踪性能达到减小检测和跟踪的误差。荷兰的G.Lellouch等人阐述OFDM波形在同时实现雷达频率捷变与多普勒处理的优势。国内也越来越多学者对频率捷变技术的理论与应用进行研究黄天耀等人针对频率捷变雷达对信号的相参积累、参数估计及干扰抑制几个方面进行探讨采用压缩感知理论用于信号的相参积累构造字典矩阵实现目标的稀疏重构采用Keystone变换和Radon变换对目标距离的多普勒频移模糊进行矫正。 从众多文献可以看出OFDM雷达和频率捷变技术研究成果颇丰。OFDM信号可以应用于多种雷达体制中各个国家的学者从很多角度对OFDM雷达进行了研究实现多种功能但是大多数的OFDM雷达算法处理起来较为复杂。目前国内捷变频计量的测试技术还不够成熟捷变信号源的计量检定工作滞后于装备的发展。基于此在OFDM雷达的基础上采用捷变波形从信号特性、参数等方面进行研究设计出一种能够提高分辨率的算法。 主 要 研 究 内 容 了解OFDM雷达和频率捷变雷达的基本知识。构建捷变OFDM雷达信号模型。研究车载雷达系统中捷变OFDM雷达信号的处理算法实现目标高分辨成像。MATLAB仿真与分析 研 究 方 法 、 步 骤 和 措 施 等 查阅国内外文献资料了解OFDM雷达和频率捷变雷达的基本目标成像方法。掌握MATLAB仿真软件的使用方法。构建捷变OFDM雷达信号模型。在学习和借鉴的基础上设计出合适的的雷达信号处理算法实现目标高分辨距离速度像。通过MATALB仿真与分析验证捷变OFDM雷达成像算法的可行性和优越性。
毕设思路
一、引言
正交频分复用OFDM是一种高效的数据传输技术具有抗多径干扰、频谱利用率高等优点已被广泛应用于无线通信等领域。近年来OFDM技术在雷达信号处理领域的应用也逐渐受到关注。OFDM雷达采用捷变波形信号能够实现高速数据传输、高分辨率和抗干扰能力具有重要的研究价值。本文将研究OFDM雷达捷变波形信号处理方法并利用MATLAB进行仿真验证。
二、系统模型与算法
OFDM基本原理
OFDM是一种多载波调制技术将高速数据流分割为多个低速子数据流在多个正交子载波上并行传输。OFDM系统通过在子载波上添加循环前缀和尾部以抵消多径效应引起的符号间干扰ISI。同时通过采用频域均衡等算法可以进一步减小多径干扰和噪声的影响。
捷变波形信号设计
在OFDM雷达中采用捷变波形信号可以实现高速数据传输和高分辨率。波形信号的设计应考虑多普勒效应、目标距离和速度等因素。常用的捷变波形信号包括基于正弦波、余弦波、高斯波形等。在实际应用中应根据具体需求选择合适的波形信号。
信号处理算法
OFDM雷达信号处理主要包括信号调制、解调、频域均衡、多普勒补偿等环节。调制和解调是实现数据传输的关键步骤可以采用QPSK、QAM等调制方式。频域均衡和多普勒补偿是消除多径干扰和多普勒效应的重要手段。在信号处理过程中还可以采用自适应滤波、最大信噪比SNR等优化算法以提高系统性能。
三、MATLAB仿真实验
仿真环境搭建
在MATLAB中可以使用通信工具箱和信号处理工具箱进行OFDM雷达捷变波形信号处理算法的仿真验证。首先需要搭建仿真环境包括生成随机数据、调制/解调、添加噪声等步骤。
算法实现与优化
根据系统模型和算法原理实现OFDM雷达捷变波形信号处理算法。在仿真过程中可以通过调整参数、优化算法等方法提高系统性能指标如误码率BER、信噪比SNR等。同时可以通过改变多普勒效应、目标距离和速度等因素评估捷变波形信号在不同场景下的性能表现。
结果分析与对比
通过对仿真结果进行分析和对比可以评估OFDM雷达捷变波形信号处理算法的性能优势。例如可以对比传统雷达与OFDM雷达在相同条件下的误码率、分辨率和抗干扰能力等方面的表现。同时可以通过改变波形信号类型、优化算法等方法进一步挖掘OFDM雷达的性能潜力。
四、结论与展望
通过对OFDM雷达捷变波形信号处理方法的研究与仿真验证了其在高速数据传输、高分辨率和抗干扰能力等方面的优势。然而实际应用中仍存在一些挑战如信号同步、信道估计等问题。未来研究可以进一步优化算法、提高系统性能稳定性等方面进行深入探索。同时随着5G等无线通信技术的发展OFDM技术在雷达领域的应用前景将更加广阔。
