(2)具有高的距离分辨力

距离分辨力是指同一方向上两个大小相等点目标之间的最小可区分距离[1]。根据雷达的距离分辨力理论,距离分辨力是由雷达信号的有效带宽决定的,信号带宽越宽的雷达,其距离分辨力就越好。LFMCW雷达的距离分辨力很容易达到极高水平就是因为它的信号带宽非常大。

(3)不存在距离盲区

脉冲雷达的信号是“脉冲信号”,其时宽远小于雷达最大不模糊作用距离对应的目标回波时延,而且在脉冲雷达的发射机工作期间,接收机是关闭不工作的,这就使得脉冲雷达无法检测在一开始的一段距离范围内的目标,形成“雷达距离盲区”。跟脉冲雷达这两个特点完全不同的是,LFMCW雷达的发射信号是连续波,它的时宽要远大于回波信号时延,并且它的发射机和接收机是一同工作的,因此LFMCW雷达不存在“距离盲区”这一问题。这一特点对于近距离目标探测来说,是非常有价值的。

(4)信号能量大,时带积大

根据雷达统计检测理论,当噪声功率一定时,信号能量大小决定雷达的检测能力。LFMCW雷达的发射信号时宽带宽乘积可达到量级,是超大时带积信号,所以它的能量要比具有相同信号带宽和电平的脉冲信号的能量大得多,其检测能力也就更强。

(5)结构简单

LFMCW雷达的发射信号是超大时带积信号,其信号能量很高,峰值功率通常不需要很高,所以较低的工作电压就可以满足要求,从而避免了高功率、高压器件的使用,也使得系统容易实现固态化,减小了系统体积、重量,降低了生产所需成本;另外,信号处理较为简单,可以适当简化射频信号处理模块的结构,从而简化整个系统结构,工程实现上也更加容易。

除了以上所列的众多优点,LFMCW雷达也存在一些不足之处,主要有以下两个方面:

(1)作用距离有限

LFMCW雷达是连续波体制的雷达,它的发射机和接收机同时工作,若要使得雷达的作用距离增大,则需要提高信号的功率。在单天线结构的雷达系统中,由于环形器隔离度的原因,无法完全做到收发隔离,发射信号功率增大,随之也就会有更大功率的信号经环形器泄漏到接收机,这一原因限制了LFMCW雷达的作用距离;此外,接收机信号处理设备的规模大小以及实时信号处理的能力是影响LFMCW雷达作用距离的另一个原因,当分辨率固定不变时,采样点数会随着作用距离的增大成比例增长,而在数字处理设备中,DFT处理的运算量增长远大于这一线性比例,对于存储量的要求也更大,所以说,目前的DSP技术水平也在一定程度上成为LFMCW雷达作用距离有限的原因之一。

(2)距离-速度耦合问题

线性调频连续波雷达的发射信号是时带积大的线性调频信号,其距离、速度的耦合问题在LFMCW雷达系统中是普遍存在的,这一问题不仅使得雷达系统检测中实际分辨能力的下降,同时也会引起运动目标距离测量的误差。LFMCW雷达的信号处理其实主要是对由发射信号和目标回波信号混频所得中频信号的处理,通过分析处理中频信号的各参数可以得到目标距离、速度、角度等目标参数信息。对于匀速运动目标,混频所得中频信号的频率是由两部分组成,除了目标距离产生的频率差,还有由目标运动(速度)引起的多普勒频率,速度和距离均与频率有关,显然检测值偏离实际值,这就是距离-速度耦合现象。

1。2 LFMCW雷达的研究动态及发展应用

1。3本文的主要任务和内容安排

本文的工作主要是在学习理论知识的基础上借助MATLAB仿真来了解和掌握LFMCW雷达的目标检测及参数估计的相关原理和算法。

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