【雷达检测】基于多普勒和CFA目标雷达检测附Matlab代码

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内容介绍

引言

雷达检测是雷达系统中一项关键技术，其目的是从噪声背景中检测出目标回波信号。基于多普勒和持续波频率调制（CFA）的雷达检测方法是一种有效的目标检测技术，在军事、航空航天和工业等领域有着广泛的应用。

多普勒雷达检测原理

多普勒雷达检测基于多普勒效应原理。当雷达波照射到运动目标时，由于目标的运动，回波信号的频率会发生变化，即产生多普勒频移。多普勒频移的大小与目标的径向速度成正比。通过分析回波信号的多普勒频移，可以检测出目标的存在并估计其速度。

CFA 雷达检测原理

CFA 雷达检测是一种利用 CFA 波形进行目标检测的技术。CFA 波形是一种频率随时间线性变化的连续波信号。当 CFA 波形照射到目标时，目标回波信号的频率也会随时间线性变化。通过分析回波信号的频率变化率，可以检测出目标的存在并估计其距离。

基于多普勒和 CFA 的目标雷达检测

基于多普勒和 CFA 的目标雷达检测方法将多普勒检测和 CFA 检测相结合，可以提高目标检测的灵敏度和抗干扰能力。具体实现方法如下：

1. **多普勒滤波：**首先对回波信号进行多普勒滤波，滤除噪声和杂波信号，提取出目标回波信号。

2. **CFA 检测：**对滤波后的回波信号进行 CFA 检测，提取出目标回波信号的频率变化率。

3. **目标检测：**将多普勒滤波和 CFA 检测的结果相结合，判断目标是否存在。当回波信号同时满足多普勒频移和 CFA 频率变化率条件时，则判定目标存在。

算法实现

基于多普勒和 CFA 的目标雷达检测算法可以分为以下步骤：

1. **多普勒滤波：**使用快速傅里叶变换（FFT）或其他多普勒滤波算法对回波信号进行滤波。

2. **CFA 检测：**使用线性回归或其他 CFA 检测算法提取目标回波信号的频率变化率。

3. **目标检测：**将多普勒滤波和 CFA 检测的结果相结合，判断目标是否存在。

部分代码

clear allclc;​%% Radar Specifications %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Frequency of operation = 77GHz% Max Range = 200m% Range Resolution = 1 m% Max Velocity = 100 m/s%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%c = 3e8;r_resolution = 1;Max_range = 200;​%speed of light = 3e8%% User Defined Range and Velocity of target% *%TODO* :% define the target's initial position and velocity. Note : Velocity% remains contantR = 110; % initial distance of the targetv = -20; % speed of the target​%% FMCW Waveform Generation​% *%TODO* :%Design the FMCW waveform by giving the specs of each of its parameters.% Calculate the Bandwidth (B), Chirp Time (Tchirp) and Slope (slope) of the FMCW% chirp using the requirements above.​B = c / (2 * r_resolution);Tchirp = 5.5 * 2 * Max_range / c;Slope = B / Tchirp​%Operating carrier frequency of Radar fc= 77e9;             %carrier freq                             %The number of chirps in one sequence. Its ideal to have 2^ value for the ease of running the FFT%for Doppler Estimation. Nd=128;                   % #of doppler cells OR #of sent periods % number of chirps​%The number of samples on each chirp. Nr=1024;                  %for length of time OR # of range cells​% Timestamp for running the displacement scenario for every sample on each% chirpt=linspace(0,Nd*Tchirp,Nr*Nd); %total time for samples​​

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应用

基于多普勒和 CFA 的目标雷达检测方法具有以下优点：

• 灵敏度高，可以检测出微弱的目标回波信号。

• 抗干扰能力强，可以有效抑制噪声和杂波信号的干扰。

• 距离和速度估计精度高，可以准确估计目标的距离和速度。

因此，该方法广泛应用于以下领域：

• 军事雷达系统

• 航空航天雷达系统

• 工业雷达系统

• 交通雷达系统

• 医疗雷达系统

总结

基于多普勒和 CFA 的目标雷达检测方法是一种有效的目标检测技术，可以提高雷达系统的检测灵敏度、抗干扰能力和距离速度估计精度。该方法在军事、航空航天、工业等领域有着广泛的应用前景。

参考文献

[1] 董文豪达凯宋志勇付强.基于叠加式传感器的多普勒雷达多目标联合检测与估计[J].信号处理, 2022, 38(5):964-972.

[2] 皮亦鸣,李晋,王本君,等.一种基于微多普勒效应的雷达目标检测方法:CN 201110073132[P].CN 102156282 B[2024-02-15].

[3] 张顺生,刘美慧,王文钦.基于多普勒扩展补偿的FDA-MIMO雷达运动目标检测[J].雷达学报, 2022, 11(4):10.DOI:10.12000/JR22042.

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