论文部分内容阅读
受通信系统中多发多收(MIMO)的启发,MIMO雷达作为新体制雷达受到广泛的关注与研究。MIMO雷达体制可以在实现频率分集的同时实现空间分集,有效减小多径效应对雷达性能的影响,具有良好的抗干扰和反隐身能力,在目标跟踪识别等方面较传统雷达具有明显优势。随着科学技术的进步和电子工艺的发展,固态电子微波器件有了很大的发展,单片微波集成电路(MMIC)具有小巧轻便、可靠性强、价格低廉等优点,受到硬件系统开发者的青睐。本文设计了基于MMIC的毫米波MIMO雷达系统,主要研究了MIMO雷达接收数字波束形成技术和基于恩智浦公司的MR3003雷达传感器、S32R274微控制芯片的芯片组实现了毫米波MIMO雷达目标探测系统,主要工作包括:1、分析了MIMO雷达的新体制特性,MIMO雷达的探测性能,详细讨论了线性调频连续波雷达信号的测距测速原理和距离-速度耦合的问题,以及锯齿形调频连续波雷达波形参数对测速、测距性能的影响。2、研究了MIMO雷达数字波束形成技术,在传统的自适应线性约束最小方差自适应数字波束形成算法的基础上,设计了一种降维线性约束最小方差的自适应数字波束形成算法,新算法在计算量上相较于传统线性约束最小方差算法大大减少,有利于硬件实现。同时,仿真结果表明,新算法在杂波抑制上比传统算法提高5-10dB。本文基于FPGA实现了该算法并进行了试验检验,结果表明该算法实现一次权系数的更新只需要0.57ms,达到了实时更新的目的。本设计将该算法进行了IP核封装,便于在其他FPGA系统中使用。3、基于PowerPC架构微处理器S32R274设计了雷达信号处理模块。实现了毫米波线性调频连续波MIMO雷达系统。该系统具有对回波信号实时处理的能力,实现对目标的实时检测与跟踪,且可以通过上位机软件配置不同模式下不同的波形参数,以适应不同的应用场景。最大不模糊速度为100km/h,速度分辨率可达0.39km/h,距离分辨率可达37.5mm,预留了原始回波差拍数据的传输通道,通过上位机软件可以采集接收雷达回波差拍数据,便于对相关的算法验证。外场实验的结果显示,设计的雷达系统满足设计要求。