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分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

王洪雁 薛喜扬 杨小峰 汪祖民

王洪雁, 薛喜扬, 杨小峰, 汪祖民. 分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT200978
引用本文: 王洪雁, 薛喜扬, 杨小峰, 汪祖民. 分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT200978
Hongyan WANG, Xiyang XUE, Xiaofeng YANG, Zumin WANG. The Joint Design of Millimeter-wave Radar Waveform Parameters and Receiving Weight under Resolution Constraints[J]. Journal of Electronics and Information Technology. doi: 10.11999/JEIT200978
Citation: Hongyan WANG, Xiyang XUE, Xiaofeng YANG, Zumin WANG. The Joint Design of Millimeter-wave Radar Waveform Parameters and Receiving Weight under Resolution Constraints[J]. Journal of Electronics and Information Technology. doi: 10.11999/JEIT200978

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

doi: 10.11999/JEIT200978
基金项目: 国家自然科学基金(61301258, 61871164),浙江省自然科学基金重点项目(LZ21F010002),中国博士后科学基金(2016M590218),国防科技重点实验室基金(61424010106)
详细信息
    作者简介:

    王洪雁:男,1979年生,副教授,博士,研究方向为MIMO雷达信号处理、毫米波通信、机器视觉

    薛喜扬:女,1996年生,硕士生,研究方向为雷达信号处理、毫米波通信

    杨小峰:男,1982年生,讲师,博士,研究方向为阵列信号处理、模拟电路设计

    汪祖民:男,1975年生,教授,博士,研究方向为信号处理、机器学习

    通讯作者:

    王洪雁 gglongs@163.com

  • 中图分类号: TN958

The Joint Design of Millimeter-wave Radar Waveform Parameters and Receiving Weight under Resolution Constraints

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61301258, 61871164), Key Projects of Natural Science Foundation of Zhejiang Province (LZ21F010002), China Postdoctoral Science Foundation(2016M590218), National Defense Science and Technology Key Laboratory Foundation (61424010106)
  • 摘要: 针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法。首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题。仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求。
  • 图  1  所提算法及未优化FMCW所得波束方向图

    图  2  不同距离分辨率约束下优化波形实部、虚部以及调制频率与距离分辨率关系图

    图  3  不同速度分辨率约束下优化波形实部、虚部以及扫频周期与速度分辨率关系图

    图  4  远近距离下所提算法及未优化FMCW所得输出SCNR随CNR或SNR的变化曲线

    图  5  远近距离下单独优化接收权值、调制频率以及扫频周期所得输出SCNR随CNR变化曲线

    图  6  所提算法所得输出SCNR随迭代次数变化曲线

    图  7  远近距离下目标做匀速运动及机动运动所得输出SCNR随CNR变化曲线

    表  1  远近距离下雷达参数设置

    目标初始距离${R_0}{\rm{(m)}}$距离分辨率$\Delta R({\rm{m)}}$速度分辨率$\Delta v({\rm{m/s}})$最大可检测距离${R_{\max }}({\rm{m)}}$扫频周期数$L$
    $0 < {R_0} < 75$$\Delta R \le 0.1$$\Delta v \le 0.3$$75$$512$
    $75 \le {R_0} \le 200$$\Delta R \le 0.5$$\Delta v \le 1.0$$200$$256$
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-17
  • 修回日期:  2021-02-20
  • 网络出版日期:  2021-03-03

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