东南大学测距雷达.

基于时频信号处理的目标微动检测技术研究东南大学学士学位论文答辩答辩人：喻重成导师：徐平平教授单位：移动通信国家重点实验室2014年6月4日2014年3月10日东南大学硕士学位论文答辩第2页2014/6/3东南大学本科生毕业答辩2014/6/4东南大学本科生毕业答辩基于matlab的一维距离像及微动预处理论文的主要成果及原理1一维距离像算法的精度优化5基于c语言的数据处理软件设计3对雷达原型机的功能验证4目录2东南大学硕士学位论文答辩第3页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩论文的主要成果1.设计并实现了基于模拟射频前端帧结构的算法预处理软件。设计了能够实现数据存储，读写，去帧头冗余，IQ路分离，CRC校验，时频映射及得出一维距离像和微动变化值的自动化预处理流程。2.设计并实现了基于C语言的步进频率雷达射频前端接口实时采集程序。能够实时的处理多组有效数据，直接生成一维距离像的结果和微动变化值。与matlab预处理对比,结果验证了其正确性，使之能够直接与项目接轨并得到应用。东南大学硕士学位论文答辩第4页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩论文的主要成果3.使用步进频率雷达的射频前端进行实地外场测试，并且用所编写的程序处理回传的数据，验证了前端设备的准确性，提出了所存在的问题。4.设计并实现了基于matlab的精度优化程序，分别用频域插零法，波形分析法，Rife算法，相位差算法这四种算法对一维距离像的结果进行优化，并比较分析了这四种算法的性能。东南大学硕士学位论文答辩第5页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩原理介绍2sin(())(),0,1,12sin(())RlNfcyllNRNlNfNc2RlNfmNc22lcmcRNffIFFT后，包络：一维距离像：微动测量：发射两个相同信号分别对回波混频IFFT，提取相位1022()exp(2)exp(2)ooRRYijfjifcc202()2()()exp(2)exp(2)ooRdRdYijfjifcc021()4d采样，正交解调050100150200250300020406080100120140X:62Y:37.06256点的一维距离像X:1Y:134.1东南大学硕士学位论文答辩第6页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩基于matlab的一维距离像及微动预处理论文的主要成果及原理1一维距离像算法的精度优化5基于c语言的数据处理软件设计3对雷达原型机的功能验证4目录2东南大学硕士学位论文答辩第7页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩项目介绍前端设备：后端软件验证，处理数据游标卡尺东南大学硕士学位论文答辩第8页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩matlab软件预处理流程东南大学硕士学位论文答辩第9页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩EXCEL将16进制10进制Importdata导入matlab通过标识头识别有效数据分I，Q两路导入，且利用CRC校验位校验以步进频率为命名规则储存数据接口部分一组：512帧（步进频率00-FF）一帧：178个数据（含一个步进的频率）东南大学硕士学位论文答辩第10页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩一维距离像和微动检测部分8662*3*1036.328122*256*10lcRmNf050100150200250300020406080100120140X:62Y:37.06256点的一维距离像X:1Y:134.10.2411Rm0%0.668%RR123456-0.06-0.04-0.0200.020.040.060.08X=1Y=-0.0485物体的微动图像微小形变/毫米（mm）X=2Y=0.0631X=3Y=-0.0597X=4Y=0.0534X=5Y=-0.0286X=6Y=0.0165东南大学硕士学位论文答辩第11页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩基于matlab的一维距离像及微动预处理论文的主要成果及原理1一维距离像算法的精度优化5基于c语言的数据处理软件设计3对雷达原型机的功能验证4目录2东南大学硕士学位论文答辩第12页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩接口部分：得到优化，无需辅助工具，直接输入要扫描的组数，便可以将有效数据按照规定的格式读入。IFFT模块：基于c的软件模块分析东南大学硕士学位论文答辩第13页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩基于c语言的软件展示搜索后的结果主程序的结果东南大学硕士学位论文答辩第14页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩正确性验证123456-0.06-0.04-0.0200.020.040.060.08X=1Y=-0.0485物体的微动图像微小形变/毫米（mm）X=2Y=0.0631X=3Y=-0.0597X=4Y=0.0534X=5Y=-0.0286X=6Y=0.0165验证正确性东南大学硕士学位论文答辩第15页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩基于matlab的一维距离像及微动预处理论文的主要成果及原理1一维距离像算法的精度优化5基于c语言的数据处理软件设计3对雷达原型机的功能验证4目录2东南大学硕士学位论文答辩第16页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩雷达原型机的功能验证微动+4cm由于机器刚启动和户外地面，车等因素的影响，第一二组一维距离像出现误差，然后稳定在19.9m，与实际激光笔测距的19.6m相差不大。但是涉及微动，只能看出正向微动较多，但是累加起来，仍然与+4cm相距甚远场外测试东南大学硕士学位论文答辩第17页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩基于matlab的一维距离像及微动预处理论文的主要成果及原理1一维距离像算法的精度优化5基于c语言的数据处理软件设计3对雷达原型机的功能验证4目录2东南大学硕士学位论文答辩第18页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩1.频域插零法2565122565122565122236.3281lclcRRNfNfm10241024102436.03592lcRmNf102410240%0.144%RRL=62L=124L=2462562560%0.668%RR东南大学硕士学位论文答辩第19页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩当最大值不恰好落在，通过比较n-1,n+1处的峰值来确定最大值的位置。2.波形分析法*Rnr()[()]*()YnumRlnumlrYl11.522.533.544.555.5635.953636.0536.136.1536.236.2536.336.35X:1Y:36.33波形分析法数据比较X:2Y:36.33X:3Y:36.33X:4Y:36.33X:5Y:36.33X:6Y:36.33X:1Y:36.09X:2Y:36.09X:3Y:36.09X:4Y:36.09X:5Y:36.09X:6Y:36.09X:5Y:35.99X:6Y:36.03X:4Y:36.03X:3Y:36.02X:2Y:36.04X:1Y:36.04波形分析后数据真实数据未处理的一维距离像通过比较幅值优化精度，将相对误差由原来的0.668%提升到0.2%左右。东南大学硕士学位论文答辩第20页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩利用最大值谱线和次大值谱线的幅值比来估计实际频率的在两条谱线之间的精确位置。次大索引（左边r=-1,右边r=+1）3.Rife算法212ArAA0()2cRlNf11.522.533.544.555.5636.0536.136.1536.236.2536.336.3536.436.4536.536.55X:1Y:36.52Rife算法分析数据比较X:2Y:36.52X:3Y:36.53X:4Y:36.53X:5Y:36.54X:6Y:36.53X:1Y:36.33X:1Y:36.09未处理的一维距离像Rife算法处理的数据真实数据原因：不准确！=0.5左右时误差较小。绝对值较小时，不太准确。本次实验在0.1附近。/r东南大学硕士学位论文答辩第21页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩通过相位差进行距离估计分别对前半部分，后半部分数据IFFT，提取相位4.相位差算法*1020{()()]}phaseYlYl2n0()Rlr11.522.533.544.555.5636.0536.136.1536.236.2536.336.35X:2Y:36.33相位差算法分析X:1Y:36.14X:2Y:36.14X:3Y:36.14X:4Y:36.13X:5Y:36.15X:6Y:36.12X:2Y:36.09未处理一维距离像相位差算法处理后的数据真实数据通过比较相位差优化精度，将相对误差由原来的0.668%提升到0.13%左右。东南大学硕士学位论文答辩第22页2014/6/4东南大学本科生毕业答辩答辩人喻重成基于时频信号处理的目标微动检测技术研究