汽车雷达系统

100多年以来,无线电探测与测距(RADAR)一直是一项全球众所周知的技术,它最初基于德国工程师克里斯蒂安.候斯美尔在1904年4月第30届柏林皇家专利会上获得了发明。按照传统习惯,他将其技术创新起拉丁语名为电动镜。雷达的历史始于詹姆斯.克拉克.麦克斯韦的理论工作,随后生于德国汉堡的亨里希.赫兹通过很多试验以弄清电磁波的特性。舰艇间的避撞是这项技术的首次应用。然而,今天讨论的是汽车间的避撞应用,但这仅仅是汽车雷达系统成功应用的开始。     

调频连续波雷达及其在汽车防撞系统中的应用

为了保障汽车驾驶的安全性,可以在汽车上安装汽车防撞信息系统。汽车防撞信息系统一般采用毫米波测距雷达,并且为调频连续波(FMCW)雷达。比较了毫米波脉冲和FMCW雷达汽车防撞系统的基本工作原理。具体地论述了FMCW雷达的基本结构和硬件实现方式;最后简单介绍了该种雷达在国内外的发展状况以及在汽车防撞系统中的应用。     

一种适用于超声多普勒血流速度测量的混沌调频连续波的研究

虽然脉冲多普勒系统测量血流速度时,能够确定距离,但可测速度范围受频率混淆限制,同时多普勒信号的信噪比差．连续波多普勒系统提供了较高的多普勒信号的信噪比,并没有可测速度限制,但无法提供距离信息．线性调频及正弦调频连续波测量系统,能够提供拥有距离信息的高信噪比多普勒信号,同时杂波功率低,但由于多普勒信号频谱具有周期性,存在一定的距离模糊．针对存在的问题,提出基于混沌调频连续波的超声多普勒血流速度测量方法,它不仅具有较高的信噪比,而且由于多普勒信号频谱无周期性,因此不存在距离模糊．经过原理分析及仿真实验,验证了混沌调频连续波的有效性．     

STAP 技术在多通道FMCW SAR 上的应用

调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等优点。本文通过讨论FMCWSAR 回波信号的特点,建立了多通道FMCW SAR 运动目标的回波模型,并进一步分析了STAP 在多通道FMCW SAR地面运动目标检测上的应用。最后,通过实验仿真验证了该方法的有效性和正确性。     

改进的FMCW SAR距离-多普勒成像算法

调频连续波合成孔径雷达（FMCWSAR）具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高的优点而受到越来越广泛的关注。文章介绍了FMCWSAR的去调频信号模型和成像几何模型,重点推导了改进的距离一多普勒算法的流程,定量分析了斜置项和剩余视频相位项（RVP）对成像的影响,并给出了精确成像所需的方位向匹配滤波函数的改进方法,最后通过仿真验证了该算法的正确性和可行性。     

基于频率变标的调频连续波SAR成像算法

给出了一种改进的频率变标算法,该算法适用于处理距离解线调后的调频连续波SAR数据。对调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了信号的特征,揭示了平台的连续运动在距离向产生了一个多普勒频移的特性,应用频率变标技术,在频域完成补偿。实测数据处理结果表明,该算法能得到较好的成像结果。     

Computationally efficient MUSIC based DOA estimation algorithm for FMCW radar

This paper proposes low-cost yet high-accuracy direction of arrival (DOA) estimation for the automotive frequency-modulated continuous-wave (FMCW) radar. The existing subspace-based DOA estimation algorithms suffer from either high computational costs or low accuracy. We aim to solve such contradictory relation between complexity and accuracy by using randomized matrix approximation. Specifically, we apply an easily-interpretable randomized low-rank approximation to the covariance matrix (CM) and approximately compute its subspaces. That is, we first approximate CM \begin{document}${\bf{R} }\in {\mathbb{C}}^{M\times M} $\end{document} through three sketch matrices, in the form of \begin{document}$\mathbf{R}\approx \mathbf{Q}\mathbf{B}{\mathbf{Q}}^{\mathrm{H}} $\end{document}. Here the matrix \begin{document}$\mathbf{Q}\in {\mathbb{C}}^{M\times z} $\end{document} contains the orthonormal basis for the range of the sketch matrix \begin{document}$\mathbf{C}\in {\mathbb{C}}^{M\times z} $\end{document} which is extracted from \begin{document}$ \mathbf{R} $\end{document} using randomized uniform column sampling and \begin{document}$ \mathbf{B}\in {\mathbb{C}}^{z\times z} $\end{document} is a weight-matrix reducing the approximation error. Relying on such approximation, we are able to accelerate the subspace computation by the orders of the magnitude without compromising estimation accuracy. Furthermore, we drive a theoretical error bound for the suggested scheme to ensure the accuracy of the approximation. As validated by the simulation results, the DOA estimation accuracy of the proposed algorithm, efficient multiple signal classification (E-MUSIC), is high, closely tracks standard MUSIC, and outperforms the well-known algorithms with tremendously reduced time complexity. Thus, the devised method can realize high-resolution real-time target detection in the emerging multiple input and multiple output (MIMO) automotive radar systems.     

基于微型化FMCW雷达的抗振乘员健康监测

随着雷达系统的小型化,毫米波雷达在消费电子领域展现了广阔的应用前景。然而,毫米波雷达的车内应用,由于车内环境的复杂性和振动性的特点,依然面临着巨大挑战。为了解决车体振动对雷达探测的影响,本文提出了基于微型化调频连续波（FMCW）雷达的抗车体振动的乘员健康监测方法。该方法利用FMCW雷达将不同距离的物体的运动信息转化为相位信息加载于中频信号的不同频率成分中的特点以及车内乘员位置相对固定的特点,通过仅取乘员位置对应中频频率成分的相位信息,有效隔绝了车体其他部分振动对乘员健康监测的干扰。仿真和实验结果均表明,该方法在车体振动情况下,仍然可以有效工作。     

基于相位拼接的调频连续波激光雷达跳模影响消除方法

为了消除激光跳模对调频连续波激光测距的影响,提出了一种基于重采样信号相位拼接的跳模影响消除方法.该方法利用重采样信号相位展开求导的结果来定位激光跳模发生的时间,并对重采样信号跳模处两端的峰值进行相位拼接来去除跳模段的重采样信号.通过对相位拼接后的重采样信号进行Chirp-Z变换可以得到不受激光跳模影响的目标距离谱.系统对光程约为21.16 m的延时光纤进行多次测量,实验效果证明此方法可以消除调频激光跳模对距离测量的影响,并实现了 12 μm的测距标准差.     

FMCW雷达系统及其前端数据采集模块设计

(FMCW)调频连续波雷达在汽车防撞系统中得到了广泛的应用。文中对近年来国内外汽车防撞系统的发展做了阐述和比较,以FMCW毫米波雷达作为系统前端,对防撞系统的原理、结构、信号的前置放大和模数转换等关键数据采集模块进行了介绍与设计。