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1、应用FFT的高精度FMCW雷达频率测量算法侯盼卫,等应用FFT的高精度FMCW雷达频率测量算法FFT-basedHighPrecisionFrequencyMeasurementAlgorithmforFMCWRadar侯盼卫杨录岳文豹(中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西太原030051)摘要:采用快速傅里叶变换(FFT)对调频连续波(FMCW)雷达差频信号进行频谱分析时,存在栏栅现象和能量泄漏的问题。为了提高频率测量精度,提出了一种离散频谱能量重心法与截断长度调整相结合的频率测量算法。能量重心法利用功率谱主瓣内的谱线估计
2、主瓣中心的位置,解决了栏栅现象;在采样信号时域整周期截断后,离散频谱能量泄漏较小,可更精确地估计信号频率。结果表明,该算法频率测量精度高,实现简单,可应用于FMCW雷达系统。关键词:频率测量FFT高精度频谱校正LabVIEW中图分类号:TP216+.1文献标志码:AAbstract:Inspectrumanalysisofthedifferentialfrequencysignalsforfrequency-modulatedcontinuous-wave(FMCW)radarbyusingfastFouriertransfor
3、m(FFT),theproblemsofenergyleakageandfencingphenomenonexist.Inordertoimprovetheprecisionoffrequencymeasurement,thefrequencymeasurementalgorithmthatcombinesdiscretespectrumenergycentroidmethodandtruncatedlengthadjustmentisproposed.Theenergycentroidmethodcanestimatethep
4、ositionofthemainlobecenterbyusingthepowerspectrallinesinmainlobetosolvetheproblemoffencingphenomenon.Afterthesamplingsignalsbeingtruncatedbyintegralperiodintimedomain,thediscretespectrumenergyleakageissmaller,thusthesignalfrequencycanbepreciselyestimated.Theresultsin
5、dicatethatthealgorithmoffershighprecisionoffrequencymeasurementandeaseimplementation,itcanbeappliedinFMCWradarsystem.Keywords:FrequencymeasurementFastFouriertransform(FFT)HighprecisionSpectrumcorrectionLabVIEW用4点能量重心法粗略估计信号频率;然后根据估计0引言的结果调整截断长度,以满足整周期采样;最后再对信随着雷达技术的迅
6、速发展,采用调频连续波号采用离散频谱3点能量重心法精确校正频率。该算(frequencymodulatedcontinuouswave,FMCW)雷达体制法在LabVIEW环境下进行了编程,编写了FMCW雷达的测距测速系统已被广泛地应用于日常生活和工业生频率测量程序,这给信号处理的研究带来了极大的方产中。FMCW雷达测距测速的关键在于测量差频信号便。结果表明,该算法具有更高的频率测量精度和更的频率,差频信号在理想情况下是单频的正弦信号,通小的测量误差。常采用快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)的1离
7、散频谱能量重心法原理方法分析信号频谱,估计信号的频率。FFT存在能量泄漏和栏栅效应,当信号频谱峰值谱线不能与频谱主瓣的能量重心法是根据各种对称窗函数离散功率谱的中心重合时,便会产生频率测量误差。为了解决离散频能量重心无穷逼近坐标原点的特性进行频率校正的,谱分析误差较大的问题,目前国内外学者研究并提出了其校正精度与窗函数、参与校正的点数有关。对差频[1]包括能量重心法在内的离散频谱校正理论与技术。信号采样序列时域加窗截断,并进行离散傅里叶变换,能量重心法能够通过功率谱主瓣内的谱线估计主瓣中可得到信号的离散频谱Y(k)的表达式为:心
8、的位置,解决了栏栅现象;但该方法在信号非整周期N-12πkY(k)=∑y(n)w(n)e-jNn(1)加窗截断时,能量泄漏增大,频率测量精度较低。n=0式中:y(n)为差频信号采样序列;w(n)为窗函数序列;为了进一步减小频率测量误差,本文提出了一种N为差频信号
