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基于最大熵法的汽车毫米波雷达信号的处理
张飞
华南理工大学 汽车工程学院,广东 广州 510640
E-mail:zhangfei9724906@126.com
摘 要:由于传统的傅立叶变换(FFT)和神经网络在汽车毫米波雷达信号的处理方面存在
缺陷性,笔者在本文探讨了最大熵法(MEM)的汽车毫米波雷达信号的处理,通过仿真分
析比较 FFT、神经网络和 MEM 法的功率谱估计,从而得知 MEM 法在汽车毫米波雷达短时
信号处理精度更好,抗干扰能力更强。
关键词:最大熵法 汽车毫米波雷达 神经网络
1.引言
随着经济的快速发展,高速公路已经在交通运输中占有重要的地位,交通安全问题也已成
为各国亟待解决的问题,据有关资料对高速公路交通事故的统计,发现在司机—汽车—道路
三个环节中,80%以上的车祸是由于司机反应不及所引起的,超过 65%的车辆相撞属于追尾。
特别在汽车高速行驶情况下,前方目标的真确识别至关重要,而天气或司机的疲劳驾驶等都
影响司机对前方的目标的判断。如果司机提前意识到有事故发生,绝大多数事故都可以避免。
汽车防撞雷达就是在这样的背景下产生的。
事实上,除雷达外,超声波、激光以及视频等技术都可以应用在汽车防撞系统中,但是由
于超声波雷达测的距离短,不适合高速路面;激光受外界(如湿度、天气)的影响比较大,
远距离衰减比较快;视频的数据处理运算量大,反应能力慢,同时还受天色亮度影响。综合
而言,雷达技术特别是毫米波雷达技术非常适合应用在汽车防撞雷达上。
毫米波是指工作频率在 30—100GHZ,波长为 1-10mm 的电磁波,它综合了微波和光波的
许多优点,工作不受天气情况的影响,可以在大雨、大雾、黑夜等情况下工作,恰恰此种环
境正是事故的高发期。另外 GaAs 高频器件和单片微波集成电路的出现,为性能高、价位低、
尺寸小的毫米波雷达发展提供了契机。
汽车毫米波雷达的测量范围一般在 100-200 之间,一般工作是线形调频连续波(FMCW
Frequency Modulated Continuous Wave)方式,它采用回波信号与发射信号进行相关处
理提取信息。目前除了价格问题,技术上存在的最大问题就是虚警问题,虚警问题产生主要
来源于邻近路面的车辆、车道间的护栏、路标、路边的树木还有就是空中和远处的高大建筑。
频繁的虚警在实际中是不能接受的,这样就需要我们找到一种比较合适的处理回波信息数据
的方式。本文正是基于此目的来探讨一种新的处理汽车雷达毫米波信号的方法。
2.毫米波 FMCW 雷达的测速测距原理
调频连续波是雷达系统测距系统的基本工作方式之一,它采用回波信号和发射信号进行
相关的处理来提取信息,图 1 为连续波信号的频率随时间变化的示意图.fc 为载频, 即雷达的
工作频率.
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