线性调频连续波雷达目标参数测量

颜卫忠，陈栋志

(上海航天电子有限公司，上海 201821)

0 引言

线性调频连续波(LFMCW)雷达具有体积小、成本低、分辨率高和不存在距离盲区等优点，在低小慢目标检测[1-3]、汽车防碰撞[4-7]、高精度测量[8-10]和成像[11]等领域有很多应用。

迄今为止，国内外学者对雷达测量目标参数的精度开展了许多研究。Eugin Hyun等[12]基于2D FFT在0.5～3.4 m实现了3 cm的测距精度。国内许多学者基于意形半导体的套片开展了实测，最大可测距离达52 m，测角误差小于0.3°，测速精度小于1 m/s[13-14]。鲍晓丽等人[15]研发了一款24 GHz主动安防雷达，支持距离等参数测量，对人体最远作用距离达77 m[15]。文献[16]基于RFBeam公司的K-MC3 雷达的测速误差小于0.5 m/s，测距误差小于0.6 m。文献[17]基于德国InnoSenT的2款K波段雷达IVQ-905 和RFE3004实现可靠探测距离为60 m，测距误差为0.7 m。文献[18]介绍了一个雷达测速系统，测速误差小于1 km/h，测速范围10～250 km/h。

为实现对道路上不同车道不同目标的雷达监测，需通过实验验证雷达对目标距离、速度及角度的测量精度。为降低实验测试的难度，当前仅考虑单个目标。对于目标角度测量的误差分析，需要保证天线视轴与测角系统中轴线尽可能重合。对于目标速度测量的误差分析主要存在2个问题：① 常规机动目标难以保持匀速运动，而雷达信号处理有一定的延迟；② 市场上的测速仪对最低速度有要求(如>10 km/h)且存在测速误差(<2 km/h)。针对上述问题，本文主要提出了雷达目标测角系统及天线视轴校正方法，校正后天线视轴与测角系统中轴线误差小于1°，通过对电动汽车2个档位的速度进行标定，保证了雷达测速精度估计的准确性。

1 理论模型

雷达发射对称三角形LFMCW信号，经不同目标反射后的回波信号经与发射信号混频得到差拍信号，根据上下扫频的差拍信号信息即可求解目标参数。对称三角形LFMCW雷达收发信号时频关系如图 1所示。图……