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FMCW雷达快速高精度测距算法 2001 年 9 月?41 ?M EASUR EM EN T AND INS TRUM EN T FMCW 雷达快速高精度测距算法 刘宝刘军民 () 大连理工大学电子系 ,大连 116024 【摘要】在 FMCW 雷达测距系统中 ,单纯采用 FFT 方法通过峰值点确定单频信号频率时 ,要想提高精度就必须增加采样点数 ,结果使得提高测量精度和降低计算量成为矛盾 ,限制了 FMCW 雷达在高精度实时测距方面的 应用 。本文提出一种将 FFT 与 Chirp z 相结合提高 FMCW 雷达测距精度的新算法 。理论计算和在 Matlab 下仿真 表明 ,此算法可显著提高计算效率和精度 。 关键词 : FMCW 雷达 FFT Chirp z 相位模糊性 A Method of the Realization of High Accuracy in FMCW Ranging System Liu Bao Liu J unmin ()Department of Electronic Engineering of DLUT ,Dalian 116023 Abstract :This paper summarizes the methods and their character in the field of FMCW ranging. And I put forward new method in this paper . When we want to know the frequency of a single - frequency signal by the extreme absolute value of its DFT ,the amount of computation and precision increase together . Actually ,to get the frequency of single - frequency signal by the extreme absolute value of its DFT we waste the compu2 tation . I mean that only a few point of DFT can provide information. On the basis of DFT we can get the in2 terval which the peak value lies in ,and then do CZT on the interval . This can reduce a large amount of com2 putation. ( ) Key words :FMCW ,CZTChirp z,the ambiguity of phase 引言1 ( ) 利用调频连续波 FMCW雷达测量目标距离等参数有很多优点 :它是非接触测量 ,不对目标产生任何损伤 ;可用于高腐蚀性或高温等特殊环境下 ;能实现超高精度测量 。FMCW 雷达测量的 () 基本原理是 :向目标发射频率变化 可以连续或步进 、线性或非线性变化的微波 ,目标的某些信 息便包含在反射波中 。接收反射波 ,并对发射波和反射波进行处理 ,提取所需的测量信息 。 在线性 FMCW 雷达测距中 ,最简单的方法是将反射波与发射波差频 ,得到频率正比于距离 的单频信号 ,再利用 FFT 方法找出该频率并计算出目标距离 。这种方法的分辨率与发射波扫频 2 ) (带宽 B 成正比 ,为 c/ B c 为真空中光速。当 B = 1 GHz 时精度只能达到 150mm,不能满足高精 度测量的要求 。于是产生了各种“矫正”的方法 : 4 () :该方法的原理类似于光学的干涉法 。发射波频率固定 ,测量其与反射1FMCW/ CW 法 ?42 ?电 子 测 量 与 仪 器 学 报第 15 卷 波的相位差 。因为相位测量具有模糊性 ,所以需配合 FMCW 的计算结果求得距离 。这种方法能 5 实现高精度测量 ,但要求 FMCW 系统具有至少 1/ 4 波长的精度才能消除 CW 系统的模糊影响。[5 ] () ( ) 2相位冲击响应法:该方法把信号 线性调频波经过的路径看成一个线性系统 , 系统函 ω) ω) ω) ) ω( ( ( ( ( ( 数为 H j , 回波经混频后等于| H j | cos arg H j , 是 FMCW 波的频率 ,而 arg H k k k k ( ω) ( ) ττj 就是回波信号延迟 单目标。将其做 Fourier 反变换 ,变换为在时间轴上的平移 。为了 消k 除镜像干扰 ,文中提出加 Hannin