提高线性调频连续波雷达测距精度的ZFFT算法

第6卷 第3期 信 息 与 电 子 工 程 Vo1．6，No．3 2008年6月 INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Jun．，2008 文章编号：1672-2892(2008)03-0167-05线性调频连续波合成孔径雷达成像算法杨 蒿，蔡竟业(电子科技大学 通信与信息工程学院140教研室，四川 成都 610054)摘 要：线性调频连续波(LFMCW)合成孔径雷达(SAR)因体积小，重量轻，成本相对低，成为近来研究的热点。

连续波SAR 的回波信号通常经过相干解调处理。

针对其独特的应用背景和信号模型，对现有的各种成像处理算法进行了讨论和比较，总结出其优缺点及应用范围。

并对LFMCW- SAR今后的发展提出了展望。

关键词：线性调频连续波；合成孔径雷达；成像算法中图分类号：TN958 文献标识码：ALinear Frequency Modulated Continuous Wave-Synthetic ApertureRadar Imaging AlgorithmYANG Hao，CAI Jing-ye(School of Communication and Information Engineering，UESTC，Chengdu Sichuan 610054，China )Abstract：Linear Frequency Modulated Continuous Wave(LFMCW)-Synthetic Aperture Radar(SAR)has become a focus in recent researches，due to its compactness and low cost. This paper analyses andcompares various imaging algorithms，based on the special application background and signal modelderived from its dechirped raw data. Then the advantages，disadvtanges and application fields of thealgorithms are presented. Future development of LFMCW SAR is prospected.Key words：Linear Frequency Modulated Continuous Wave；Synthetic Aperture Radar；imagingalgorithm目前机载对地观测受到越来越广泛的关注，其应用领域不仅涵盖搜索救援、区域监测、灾害监视与控制等民用方面，还包括小型无人机对地侦察等军事领域。

信号处理算法在雷达信号处理中的应用随着现代雷达系统的不断发展，传统的模拟信号处理方法已经无法满足雷达系统大带宽、多目标等复杂环境下的处理需求。

信号处理算法的应用已成为现代雷达系统处理复杂场景和提升性能的重要手段。

本文介绍信号处理算法在雷达信号处理中的应用，包括调频连续波雷达、脉冲压缩雷达、多普勒雷达等。

一、调频连续波雷达调频连续波雷达是一种通过频率变化来测量目标距离、速度和角度的技术。

在调频连续波雷达中，脉冲发射器的输出是以线性增加或减少的频率调制信号。

这个信号与回波信号混频后得到的中频信号，可以通过快速傅里叶变换算法（FFT）来处理，获得目标的距离、速度和角度信息。

FFT是一种基于分治和迭代的高效算法，可将长为N的一维时域序列快速转换成N个频域的样本点。

因此，FFT在调频连续波雷达信号处理中得到广泛应用，它可以快速地处理大量的数据，并提高调频连续波雷达系统的性能和可靠性。

二、脉冲压缩雷达脉冲压缩雷达是一种通过发射尖锐窄脉冲，从而获得高分辨率的目标距离信息的技术。

在脉冲压缩雷达中，输入信号与本地回波信号进行相关处理，以压缩脉冲宽度，从而提高分辨率。

由于脉冲压缩雷达信号呈现出大动态范围和复杂的结构，因此需要采用高度优化的算法进行处理，例如线性调频（LFM）信号的处理中广泛应用的匹配滤波器算法。

匹配滤波器是一种线性滤波器，通过与已知信号进行相关来提高信噪比，从而获得更好的目标定位精度。

在脉冲压缩雷达中，匹配滤波器算法可以在压缩脉冲宽度的同时，保留目标的细节信息，从而实现更高的目标定位精度。

三、多普勒雷达多普勒雷达是一种能够对目标运动状态进行监测和测量的雷达技术。

多普勒效应是指由于目标运动而产生的频率变化，可以用于测量目标的速度和方向。

在多普勒雷达中，采用周期性的脉冲序列发射雷达信号，回波信号经过多普勒效应后，产生距离和速度的双重信息。

由于多普勒雷达信号存在着多普勒频移，因此需要采用特定的算法来实现信号处理，例如快速线性变换（FFT）算法可以在时域和频域之间进行转换，从而提取目标的速度信息，进一步实现对目标的监测和测量。

调皮哥推荐必读干货：讨论雷达距离分辨率与距离精度的关系1.引言雷达的距离分辨率（或分辨力）和距离检测精度一直以来是困扰诸多雷达专业初学者的基本概念问题，很多人经常被难倒，或者经常带有疑问：“到底什么是距离分辨率或距离检测精度，它们是否有关系，如果有，那么它们之间的关系是什么？”同样作为雷达初学者一路走过来的雷达研究人员，我对于大家的困惑是深有体会，诸位常常思考甚至夜不能寐的问题，何尝又不是我曾经遇到的呢。

为此，本期的文章就带大家，探讨一下这两个基本概念问题，从理论和实践的角度把大家的困惑解除，让大家在学习过程中，青云直上。

好了，接下来就开始我们今天的讨论，请细细往下阅读，不要走心，更不要走神（或走肾）。

如有疑问，欢迎联系我。

2.概念区分探讨问题首先要认识问题，即搞清楚是什么问题。

因此我们首先区分两个概念：雷达距离分辨率和距离检测精度。

距离分辨率是雷达能够区分两个相邻目标的最小距离的能力。

通俗地讲，就像两个人站在一起（物理上可以等效为两个质点）然后逐渐靠近，雷达能够区分出这两个目标间的最小距离就是距离分辨率。

距离分辨率的“精髓”主要在“分辨”两字上，体现的是雷达对两个目标的距离区分能力，诸君一定要记住分辨力针对的是两个“质点”目标。

调皮哥笔记：雷达的距离分辨率仅与雷达的发射信号带宽（有效带宽）有关，具体的推导公式见文章：干货-线性调频连续波雷达基本原理（第1讲）。

距离检测精度是仅针对一个质点目标距离测量的误差大小。

通俗地讲，就像雷达检测一个人（假设等效为一个质点），若检测出目标的距离是5米，那么这个5米到底准不准呢。

显然，根据电子测量是具备误差的原则，雷达测量到的5米距离绝对是带有误差的，只是略有大小不同而已。

那么和真实值之间的误差是多少呢?实际上，这个所谓的误差值的大小就是我们所说的距离检测精度。

假设一个人站在5米处（实际值），检测出来的距离是5.05米（雷达测量值），实际值和测量值间的误差就是0.05米，那么检测精度就是±0.05米。

多频连续被雷达两种测距算法研究雷达是一种常用的测距工具，可通过测量电磁波的往返时间来确定目标的位置和距离。

多频连续测距算法可以提供更精确和可靠的测距结果，因为它可以使用多个频率来进行测量和校正。

本文将介绍两种常用的多频连续测距算法。

第一种算法是多频连续波测距算法。

在这种算法中，雷达系统会以多个连续频率发送电磁波，并接收到目标反射波的相位偏移。

通过测量不同频率下的相位差异，可以通过多次观测和比较，计算出目标的距离。

这种算法的优点是可以提供非常高的测距精度，且不受目标及复杂环境的影响。

然而，由于需要连续发送和接收多个频率的电磁波，这种算法的实时性较差。

第二种算法是多频连续波相移测距算法。

在这种算法中，雷达系统会以多个连续频率发送电磁波，并接收到目标反射波的相位信息。

通过测量不同频率下的相位变化，可以计算出目标的距离。

与多频连续波测距算法相比，相移测距算法具有更高的实时性和抗干扰能力。

这是因为相位信息可以通过FFT快速变换等技术进行处理，并快速计算出目标的距离。

相位信息的测量也使得该算法能够在目标周围有强反射信号的情况下进行更准确的测距。

无论是多频连续波测距算法还是多频连续波相移测距算法，其主要挑战是相位测量的准确性和稳定性。

相位测量的误差会导致测距精度的下降，因此需要采用精确的相位校正方法。

此外，由于目标的反射特性和环境条件的变化，也会导致测距结果的不稳定性。

因此，算法的设计和参数的选择非常重要，以确保测距结果的精确性和稳定性。

综上所述，多频连续波测距算法和多频连续波相移测距算法是两种常用的雷达测距算法。

它们可以提供更精确和可靠的测距结果，并具有不同的优势和适用场景。

未来的研究可以进一步改进算法的精确性、实时性和抗干扰能力，以满足不同应用场景的需求。

提高FMCW雷达测距精度的算法研究作者：李鑫洋王洪源来源：《中国新技术新产品》2016年第19期摘要：FMCW雷达的测距误差主要受信噪比和扫频宽度影响：当信噪比较低的情况下，雷达的测距误差很大，甚至可能导致结果错误；雷达的扫频带宽决定了雷达的测距固定误差，FFT的频谱估计精度与FFT频率量化相关，当测距精度要求很高时，单纯利用FFT频谱估计目标距离无法达到目的。

采取的方法是利用FFT得到FMCW雷达差频信号谱峰的粗略范围，再对这一范围进行频谱细化，从而实现频率（距离）高精度估计。

关键词：FMCW雷达；测距精度；频谱细化中图分类号：TN98 文献标识码：AAbstract： The ranging error of FMCW radar is mainly influenced by the signal to noise ratio and sweep width： when the SNR is low， radar ranging error is very large， and may even lead to errors in the results； The sweep bandwidth of the radar determines the fixed error of the radar，Spectrum estimation accuracy of FFT is related to the quantization of FFT frequency， when the accuracy requirement is very high， estimate the target distance can not achieve the purpose of using pure FFT spectrum. The. method is getting the approximate range of frequency peak of FMCW radar’s beat frequency signal， using FFT. Then subdivide frequency in this range. Thus we can get the high precision frequency estimation.Keywords： FMCW radar； ranging accuracy； spectrum zooming1. FMCW雷达测距基本原理1.1 FMCW雷达系统结构FMCW（全称Frequency Modulated Continuous Wave，即调频连续波）雷达的基本结构与脉冲雷达有很多相似之处，主要都是由压控震荡器（VCO）、双工器、天线和接收机等几大部分组成。

高精度调频连续波雷达测距算法的研究随着科技的发展，高精度调频连续波雷达（High Accuracy Frequency Modulated Continuous Wave Radar，简称HFMCW雷达）已经广泛应用于各种领域，如导航定位、环境监测、无人机导航等。

而在这些应用中，精确的测距功能是HFMCW雷达最重要的性能指标之一HFMCW雷达通过频率调制的方式，实现对目标的距离测量。

其工作原理是，雷达发射一段频率不断变化的连续波，当这段连续波被目标反射回来后，雷达接收到的信号会带有一定的频率偏移。

通过分析接收信号的频率偏移，可以计算出目标与雷达的距离。

由于HFMCW雷达的调频范围有限，且目标反射信号的频率偏移较小，因此需要采用高精度的测距算法。

一种常见的高精度测距算法是基于距离-频率关系的线性拟合法。

该算法通过采集一段时间内的连续波信号，通过将时间域信号转换为频率域信号，并对频谱进行线性拟合，从而获取目标的频率偏移和距离。

具体来说，该算法需要进行以下几个步骤：1.采样和混频：将连续波信号进行采样，得到一段时间内的信号序列。

然后将信号序列与一段生成的连续波进行混频，得到频移后的信号序列。

2.快速傅里叶变换（FFT）：对混频后的信号序列进行FFT变换，将其从时域转换为频域。

得到频率-幅度谱。

3.相位解调和频率解调：根据频率-幅度谱，进行相位解调和频率解调，得到每个频率对应的相位和频率值。

4.线性拟合：根据相位和频率值，进行线性拟合，得到拟合的斜率和截距。

根据斜率值就可以获得目标的距离值。

需要注意的是，HFMCW雷达测距的精度还受到一些误差的影响，如多径效应、杂散信号等。

为了减小误差的影响，可以采取一些技术手段，如选择合适的调制波形、增加信道带宽、加大数据采样率等。

总结起来，高精度调频连续波雷达的测距算法主要是基于距离-频率关系的线性拟合法。

通过采样、混频、FFT变换等步骤，获取到频率-幅度谱，然后进行相位解调、频率解调和线性拟合，最终得到目标的距离值。

２ ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＡ ｃ ｏ ｕ ｓ ｔ ｃ ｉ ｓ ， Ｃ ｈ ｉ ｅｓ ｎ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｆＳ ｏ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
３ ． Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｈ ｎｇ ａ Ｒｕ ｉ Ｂ ｏ Ｔ ａ ｉ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ０ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第２ １ 卷 第 ２ ２期
Ｖｏ １ ． ２ １
Ｎｏ ． ２ ２
电 子 设 计 工 程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
２ ０ １ ３年 １ １月
ＮＯ Ｖ ．２ ０１ ３
雷达 液位测量的精 度分析 及 Ｚ ｏ ｏ ｍＦ Ｆ Ｔ算 法的实现
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｎ ９ ８ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ６ ２ ３ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ２ — ０ １ ８ ２ — ０ ３
Ｒａ ｄａ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎｄ Ｚｏ ｏ ｍＦＦＴ ｌｇ ａ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈｍ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
摘 要 ：文 中首 先 介 绍 了线 性 调 频 连 续 波 雷 达 （ Ｌ Ｆ ＭＣ Ｗ） 液 位 测 量 系统 的 基 本 原 理 。 然后 阐述 了液 位 测 量 的 精 度 及 影
响 因素 ， 接 着给 出 了频 率 估 计 的 方 差 Ｃ ｒ ａ ｍ ｅ ｒ — Ｒ ａ ｏ下 限 。 为 了提 高测 量 精 度 及 分 辨 率 ， 需对 Ｆ Ｆ Ｔ运 算 完 的频 谱 进 行 细 化分析。 常 见 的 方 法有 Ｃ ｈ ｉ ｒ ｐ — Ｚ变换 、 复调制 Ｚ ｏ ｏ ｍＦ Ｆ Ｔ法 等 ． 本 文给 出 了基 于复 解 析 带 通 滤 波 器 的 Ｚ ｏ ｏ ｍＦ Ｆ Ｔ算 法 的 分 析过程 ， 同 时通 过 计 算 机 用 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ仿 真 该 算 法 ． 并 在 数 字信 号 处 理 芯 片 上 实现 其 在 液 位 测 量 实际 情 况 中的应 用 ， 本 方 法计算效率优越、 分辨率 高。 关 键 词 ：雷达 液 位 测 量 ； 频 率 方差 下 限 ； Ｚ ｏ ｏ ｍ Ｆ Ｆ ｌ ＂ ；分辨 率 ；频谱 细化 ； 带 通 滤 波

框 图如 图 １所示 。 该方 法是通 过 目标 的 回波 和 目标发 射波 形混频 后
距 和 成 像 的 重 要 手 段 。但 是 ， 于 Ｆ Ｔ 的 “ 栏 效 由 Ｆ 栅 应”２ 一 使得 通 过 Ｆ Ｔ变 换 得 到 的距 离 谱 具 有 固 定 ＿ ， Ｆ
的采 样 间隔 （ 为 雷 达 的 距 离 分 辨 力 ） 从 而 产 生 ， ／ ２的测 距误 差 。当 测 量 的 距 离 较 远 时 ， 《Ｒ， 测
ｓ ｔ ｆ ｈ ｒ ｃ ｉａ ｎ ｅ ｓ ｏ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉ ｉｎ ｒ ｄ ｒｒ ｎ ａ ｕ ｉ ｇ ａ ｉ ｙ ｔ ｅｐ ａ ｔ ｌ ｅ ｄ ｆｈ ｇ ｒ ｃｓｏ ａ ａ ａ ｇ ｍｅ ｓ ｒｎ ． ｓ ｃ Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｄ ｒ ｒ ｎ ｅｍ ｅ ｓ ｒｎ ＬＦＭＣＷ ； Ｆ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ａ ；ａ ｇ ａ ｕ ｉｇ； ＺＦ Ｔ ’
中， 由于 Ｆ Ｔ 变换 的栅 栏 效应 ， Ｆ 使得 其距 离分辨 力和 测距 精度 处 于 同一 数量 级 ， 满足 不 了近距
离测距 时 高精 度 的要 求。在 传统 的 Ｆ Ｔ 处理 的 基 础 上 ， 用 Ｚ Ｆ 算 法 ， 运 算量 增 加 不 多 Ｆ 采 ＦＴ 在 的情 况下 ， 完成对 中频 回波 主瓣 的局部 细化 ， 大大提 高 了 Ｌ ＭＣ 雷达 的测 距精 度 ， 满足 高 Ｆ Ｗ 以
Ｚ ａ ｇ Ｈｏ ｇ Ｗ ａ ｇ Ｘ ａ ｈ ｎ ， ｏ Ｘ ｎ ｈ ｎ ｎ ， ｎ ｉｏ ｏ ｇ Ｇｕ ｉ
（ ｅａｔ ｎ ｆ ｌ ｔ ｎ ｎ ｎ ｎ ｉ ｇ Ｂ ｉ ｇＩｓ ｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ Ｂ ｉ ｇ１０８ ， ｈｎ） Ｄｐｒ ｍｅｔ ｅ ｒ ｉ ａｄＥ ｓ ａｒ ， ｅｉ ｔｕｅ ｆ ｃｎ ｌ ｙ，ｅｉ ００ １Ｃ ｉ ｏＥ ｃｏ ｃ ｎ ｊ ｎ ｎｉ Ｔ ｏ ｊ ｎ ａ

《线性调频连续波雷达近程探测信号处理技术研究》摘要：本文针对线性调频连续波雷达近程探测中的信号处理技术进行了深入的研究和探讨。

通过分析信号处理的各个环节，本文提出了针对近程探测的高效处理方法，以提高雷达的探测精度和性能。

本文的研究对于线性调频连续波雷达的信号处理领域具有较高的学术价值和实践意义。

一、引言线性调频连续波雷达在近程探测领域有着广泛的应用，其工作原理是利用线性调频信号的频率调制特性来实现目标的距离测量和识别。

在雷达系统中，信号处理是决定探测性能的关键环节之一。

本文将对线性调频连续波雷达的信号处理技术进行详细的分析和研究，以实现提高探测精度的目的。

二、线性调频连续波雷达基本原理线性调频连续波雷达的信号是由频率随时间线性变化的电磁波组成的，这种波形能够在雷达到目标的距离上产生回波，并利用回波的频率变化来测量目标的距离。

本部分将详细介绍线性调频信号的基本原理，包括其波形特点、频率调制方式以及在近程探测中的应用。

三、信号处理关键技术研究1. 信号预处理：预处理是信号处理的首要环节，主要任务是去除信号中的噪声和干扰，以提高信噪比。

本文将研究不同的预处理方法，如滤波、去噪等，以找到适用于近程探测的预处理方法。

2. 信号匹配滤波：匹配滤波是提高雷达探测精度的关键技术之一。

本部分将研究匹配滤波的原理和实现方法，以及如何通过匹配滤波来提高信噪比和目标检测的准确性。

3. 目标检测与参数估计：本部分将研究目标检测的算法和实现方法，包括恒虚警率检测、最大似然比检测等。

同时，还将研究如何通过参数估计来获取目标的距离、速度等信息。

4. 信号后处理：后处理是对经过前述处理后的信号进行进一步的处理和分析，以提取出更多的目标信息。

本部分将研究不同的后处理方法，如多目标跟踪、目标识别等。

四、实验与分析为了验证上述理论研究的正确性和有效性，本文设计了相关的实验并进行详细的分析。

首先，我们采用模拟仿真和实际环境下的数据采集两种方式来获取实验数据。

信息记录材料2021年5月第22卷第5期〔综述•论著］调频连续波雷达测距算法综述史璐媛，任建，刘令文(沈阳工业大学辽宁沈阳110870)【摘要】为了解连续波雷达测距精度的影响因素，开展了两个主流算法与补偿算法的研究，提到了泰勒级数建模和人工神经网络算法的相关改进，展望了雷达与人工智能和交通领域等更集成化的发展趋势。

【关键词】连续波雷达测距；参差分频法；二次相差法；补偿算法【中图分类号】TN953.+2【文献标识码】A【文章编号】1009-5624(2021)05-0005-02Survey of Ranging Algorithms for FM CW RadarShi L u yuan,Ren J an f LiuLingwenShenyang University of T echnology Shenyang Liaoning110870,China[Abstract]In order to understand the influencing factors of continuous wave radar ranging accuracy,two mainstream algorithms and compensation algorithms are studied,and the related improvements of Thylor series modeling and artificial neural network algorithm are mentioned.The development trend of r adai;artificial intelligence and traffic field is prospected.【Key words]Continuous wave radar ranging;Staggered frequency division method;Quadratic phase difference method; Compensation algorithm1引言连续波作为雷达测距的信号具备高精度测距、结构简单轻便、测速性能好等优点，具有广泛的应用前景，成为研究人员关注的焦点。

调频连续波太赫兹雷达近程测距精度提高算法
张晨;史再峰;郭炜;庞科;姚素英
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2016(035)009
【摘要】太赫兹雷达的波长短且带宽大,与微波、毫米波相比,易于实现很高的测距精度.采用调频连续波雷达测距,在差频信号进行频谱分析过程中,频谱泄露和栅栏效应影响其测距精度.该算法通过调整采样参数实现整周期采样,减少频谱泄露,通过峰值谱线和相邻谱线构成的梯度法估计频谱峰值中心频率,减小离散频谱间隔造成的误差,通过两步的校正提高测距精度.实验结果表明:该算法的测量精度误差与传统频率估计法相比有所降低,与直接采用FFT的方法平均提高了58.5％.
【总页数】4页(P141-143,151)
【作者】张晨;史再峰;郭炜;庞科;姚素英
【作者单位】天津大学电子信息工程学院,天津300072;天津大学电子信息工程学院,天津300072;天津大学计算机科学与技术学院,天津300072;天津大学计算机科学与技术学院,天津300072;天津大学电子信息工程学院,天津300072
【正文语种】中文
【中图分类】TN98
【相关文献】
1.提高线性调频连续波雷达测距精度的最大值估值算法 [J], 陈祝明;丁义元;向敬成
2.提高线性调频连续波雷达测距精度的ZFFT算法 [J], 张红;王晓红;郭昕
3.提高毫米波近程探测雷达测距精度的方法研究 [J], 吴礼;彭树生;肖泽龙;是湘全
4.近程目标太赫兹全息成像算法及仿真 [J], 张野;邓彬;秦玉亮;王宏强;
5.调频连续波太赫兹雷达方案研究及系统验证 [J], 卢铮;李超;方广有
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应用FFT的高精度FMCW雷达频率测量算法侯盼卫;杨录;岳文豹【摘要】In spectrum analysis of the differential frequency signals for frequency-modulated continuous-wave ( FMCW ) radar by using fast Fourier transform ( FFT ) , the problems of energy leakage and fencing phenomenon exist. In order to improve the precision of frequency measurement, the frequency measurement algorithm that combines discrete spectrum energy centroid method and truncated length adjustment is proposed. The energy centroid method can estimate the position of the main lobe center by using the power spectral lines in main lobe to solve the problem of fencing phenomenon. After the sampling signals being truncated by integral period in time domain, the discrete spectrum energy leakage is smaller, thus the signal frequency can be precisely estimated. The results indicate that the algorithm offers high precision of frequency measurement and ease implementation, it can be applied in FMCW radar system.%采用快速傅里叶变换( FFT)对调频连续波( FMCW)雷达差频信号进行频谱分析时，存在栏栅现象和能量泄漏的问题。

线性调频连续波雷达的一种信号处理方法雒海潮;宋思盛【摘要】线性调频连续波(LFMCW)雷达具有距离和多普勒频率分辨率高,结构简单,体积小,重量轻和良好的低截获概率特性,得到了广泛的应用.对线性调频连续波雷达的目标回波信号进行分析,使用差拍-频谱分析-MTD的方法进行仿真,从回波信号中提取目标的相位信息,从而获取目标的距离和速度信息,该方法可有效地抑制固定杂波,方便动目标检测.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)005【总页数】3页(P42-43,46)【关键词】LFMCW;差拍频率;FFT;MTD【作者】雒海潮;宋思盛【作者单位】西安电子工程研究所,陕西,西安,710100;西安电子工程研究所,陕西,西安,710100【正文语种】中文【中图分类】TN95线性调频连续波雷达(LFMCW)的距离速度模糊问题一直难以解决，文献[1]采用MTD频域配对方法，通过MTD简化差拍信号的频谱，并利用三角形线性调频连续波上、下扫频段多普勒频移的对称性，实现动目标的距离、速度去耦合，但其在多目标环境下难以准确配对。

文献[2]介绍了利用二维FFT技术提取目标回波信息，取得较好的性能。

本文通过对LFMCW信号进行分析，给出了采用差拍-频谱分析-MTD方法的信号处理流程，并进行了仿真。

1 LFMCW信号分析LFMCW雷达发射信号可以表示为：式中:A为信号的幅度;fc为信号起始频率;B为调频带宽;T为调频周期。

发射信号的初始相位可表示为：设在雷达波束覆盖的空域内有一径向速度为V(以远离天线方向为正方向)，在t=0时刻距离雷达天线距离为R0的目标，则接收到的目标回波信号可以表示为：式中:K为信号增益，与天线的尺寸、距离及目标的RCS等有关; 为目标延迟;c为光速。

接收信号的瞬时相位为：PR(t)=2πfc(t-τ)+B(t-τ)2+φ0通过相干解调后，差拍信号的瞬时相位为：Pm(t)= PT(t)-PR(t) =由上式可知，运动目标回波的差拍信号是一个线性调频信号，信号的参数如下：调频带宽：载频起始频率：初始相位：因而差拍信号可以表示为:目标回波信号经正交双通道处理后差拍信号的复数形式表示为:在做数据处理时，常常把一个重复周期的数据作为处理的单元,用t-nT代替t可得: Sm(t-nT)= exp(jφm)Amexp[2π(fm(t-nT)+在某一个重复周期差拍信号所对应的瞬时频率为:相邻重复周期间目标回波的中心频率变化不大,但其初始相位随重复周期的变化很大,初始相位对nT求导可得到:通过上述分析,只要从不同重复周期差拍信号中检测出然后从差频信号的频率中减去这两项，即可求得距离差拍频率从而可以得到目标距离R。

航天电子对抗第22卷第1期收稿日期:2005-07-06;2005-10-18修回。

作者简介:张红(1982-),女,硕士研究生,主要研究方向是雷达信号处理。

提高线性调频连续波雷达测距精度的ZFFT 算法张 红,王晓红,郭 昕(北京理工大学电子工程系,北京 100081)摘要: 线性调频连续波(LFM CW )雷达在理论上有很高的测距精度,然而在实际系统中,由于FFT 变换的栅栏效应,使得其距离分辨力和测距精度处于同一数量级,满足不了近距离测距时高精度的要求。

在传统的FFT 处理的基础上,采用ZFFT 算法,在运算量增加不多的情况下,完成对中频回波主瓣的局部细化,大大提高了LFM CW 雷达的测距精度,以满足高精度测距的要求。

关键词: 雷达;测距;LFM CW;ZFFT中图分类号: TN958.94 文献标识码: AImproving ra nge measuring precision o f LFMC W radar usin g ZFFT methodZhang Hong,Wang Xiaohong,Guo Xin(Department of Electronic and Engineering,Beijing Institute of Technology ,Beijing 100081,China)Abstract:T he L inea r Fr equency M o dulated Continuous W ave (L FM CW )Radar has high theor etical r ang e measuring precision.But its practical range precision is of the same mag nitude as the rang e resolut ion because of the inher ent frequency space of FFT ,w hich can not satisfy the high precisio n requirement fo r the near r ang e measuring.ZF FT met ho d is adopted to r educe fr equency space of the main lo be of echo r ang e spectr um o n the FFT with incr easing less operat ion.T his method can gr eatly improv e the range precisio n of L FM CW r adar and satisf y the pr actical needs o f high precisio n r adar rang measuring.Key words:rada r;range measur ing;L FM CW;ZFF T1 引言线性调频连续波(LFM CW)能实现较高的距离和多普勒频率的分辨力,在各种近距离雷达,防撞雷达,末制导雷达,远距离天波、地波雷达以及飞机高度表中已得到广泛应用。

＝１
点（１６．３８４ ｍｓ），信噪比ＳＮＲ＝１２ ｄＢ，实验信号为： ｚ（ｔ）＝ｓｉｎ（２ｒｒｆｌｔ）＋ｓｉｎ（２＂ｔｒｆ２ｔ）＋ｓｉｎ（２７ｒｆ３ｔ）＋ｎ（ｔ） 式中：ｚ（ｔ）为对应３个目标、由３个正弦信号及高斯 白噪声叠加的实验信号；ｎ（ｔ）为均值为零、方差为 ０．２８４（对应信噪比ＳＮＲ＝１２ ｄＢ）服从高斯分布的白 噪声。 图３是生成的仿真实验信号。
ｒＬ ４ １Ｊ
量信号长度条件下能够对频谱“细化”，提高多普勒 频移的分辨率，增强测速雷达多目标测量能力。 仿真实验表明，不增加分析信号的长度，在单位 圆上计算ＣＺＴ，选择适当的计算起点、计算步长及计 算长度，可以进一步提高频率分辨率，突破ＦＦＴ最大 频率分辨率的限制。 将这一算法应用到测速雷达中，可以提高连发射 击、子母弹开仓点等多目标的测量能力。
第３４卷第５期 ２０１４年１０月
弹箭与制导学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ｖ０１．３４
Ｎｏ．５
Ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓ，Ｒｏｃｋｅｔｓ，Ｍｉｓｓｉｌｅｓ
ａｎｄ Ｇｕｉｄａｎｃｅ
０ｃｔ ２０１４
提高雷达速度分辨率的线性调频ｚ变换方法４
孔伟，曾 荣，王 成，张智源
（中国华阴兵器试验中心，陕西华阴７１４２００） 摘要：基于ＦＦＴｒ分析技术的连续波测速雷达在靶场得到广泛应用，ＦＦｒ对多普勒频移的物理分辨率取决于 所分析的信号长度，针对ＦＦＴ对于雷达速度分辨率存在的局限性，提出了线性调频ｚ变换方法，在单位圆上 计算ＣＺＴ，计算时的输入点数和输出点数可以不相等，在不增加信号长度条件下可“细化”频谱，仿真实验表 明，ＣＺＴ对雷达速度的分辨率优于ＦＦＴ，将该算法应用于测速雷达可以提高多目标分辨能力。
输入点数和输出点数可以不相等，在不增加多普勒测
参考文献： ［１］李益民．弹道测量雷达及在兵器试验中的应用［Ｍ］． 北京：国防工业出版社，２０１０． ［２］胡广书．数字信号处理理论、算法与实现［Ｍ］．３版． 北京：清华大学出版社，２０１２． ［３］丁鹭飞，耿富录．雷达原理［Ｍ］．３版。西安：西安电 子科技大学出版社，２００３． ［４］ 万建伟，周良柱，皇甫堪，等．测速雷达中的谱分析技 术［Ｊ］．弹道学报，１９９５，７（４）：７１—７６． ［５］ 陈怀琛．数字信号处理教程一ＭＡＴＬＡＢ释义与实现 ［Ｍ］．２版，北京：电子工业出版社，２００８． ［６］张志涌．精通ＭＡＴＬＡＢ ６．５版［Ｍ］．北京：北京航空航 天大学出版社，２００３．

提高线性调频连续波雷达测距精度的ZFFT算法
张红;王晓红;郭昕
【期刊名称】《航天电子对抗》
【年(卷),期】2006(022)001
【摘要】线性调频连续波(LFMCW)雷达在理论上有很高的测距精度,然而在实际系统中,由于FFT变换的栅栏效应,使得其距离分辨力和测距精度处于同一数量级,满足不了近距离测距时高精度的要求.在传统的FFT处理的基础上,采用ZFFT算法,在运算量增加不多的情况下,完成对中频回波主瓣的局部细化,大大提高了LFMCW雷达的测距精度,以满足高精度测距的要求.
【总页数】4页(P48-51)
【作者】张红;王晓红;郭昕
【作者单位】北京理工大学电子工程系,北京,100081;北京理工大学电子工程系,北京,100081;北京理工大学电子工程系,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.94
【相关文献】
1.提高线性调频连续波雷达测距精度的最大值估值算法 [J], 陈祝明;丁义元;向敬成
2.基于Rife法的线性调频连续波雷达测距算法及实现 [J], 詹启东;涂亚庆
3.线性调频连续波雷达扫频功率起伏对其测距精度和距离分辨力的影响 [J], 陈祝明;丁义元;向敬成
4.基于插值傅里叶系数的线性调频连续波雷达测距算法 [J], 许云龙
5.扫频非线性对线性调频连续波雷达测距精度和距离分辨力的影响 [J], 陈祝明;丁义元;向敬成
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