【摘 要】
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阵列雷达通过计算多阵列组成的快拍数据中的目标回波相位差来完成对目标角度的估计,在军用和民用领域具有十分重要的应用价值。阵列信号多帧检测前跟踪算法,基于阵列雷达多天线回波数据构建阵列量测模型,通过引入多帧量测数据和目标运动模型的概念,进行多帧能量积累,完成对微弱目标的发掘,可应用于雷达探测、麦克风阵列声源定位和通信等领域中。本文以车载毫米波阵列雷达为切入点,研究了毫米波阵列雷达参数估计方法、常规毫米
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阵列雷达通过计算多阵列组成的快拍数据中的目标回波相位差来完成对目标角度的估计,在军用和民用领域具有十分重要的应用价值。阵列信号多帧检测前跟踪算法,基于阵列雷达多天线回波数据构建阵列量测模型,通过引入多帧量测数据和目标运动模型的概念,进行多帧能量积累,完成对微弱目标的发掘,可应用于雷达探测、麦克风阵列声源定位和通信等领域中。本文以车载毫米波阵列雷达为切入点,研究了毫米波阵列雷达参数估计方法、常规毫米波信号处理流程、阵列量测模型构建、阵列量测多帧积累和算法的GPU并行化实现等内容,具体工作内容如下:1.以Texas Instruments公司车载毫米波阵列雷达AWR1642为平台,详细研究了毫米波阵列雷达系统结构,推导了LFMCW体制雷达测距、测速和测角原理,介绍了常规毫米波阵列雷达信号处理流程。2.针对多帧检测前跟踪算法应用于阵列信号处理的问题,从贝叶斯估计理论出发,推导了常规的多帧检测前跟踪算法,分析了阵列信号处理与多帧检测前跟踪算法结合的难点,设计了一种能有效进行能量积累的阵列信号量测模型,提出了一种通过多帧积累方法有效发掘微弱目标的检测定位算法,解决了阵列信号中微弱目标的检测困难的问题,并在仿真实验和实测数据处理中验证了算法的有效性。3.针对阵列信号多帧检测前跟踪算法工程化实现困难的问题,选择GPU作为信号处理平台,深入研究了GPU物理结构和编程模型,结合信号处理需求和GPU并行架构加速实现了雷达信号处理算法,并开发测试了一套离线数据处理软件以加速处理离线数据。以上所提算法与传统阵列信号处理方法在仿真和实测中都进行了对比,实验结果验证了所提算法的有效性和稳定性。经过多次测试,所开发的实测数据离线处理软件能稳定地输出正确检测定位结果,达到了工程化中加速数据处理的目的。
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