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👨💻做科研，涉及到一个深在的思想系统，需要科研者逻辑缜密，踏实认真，但是不能只是努力，很多时候借力比努力更重要，然后还要有仰望星空的创新点和启发点。建议读者按目录次序逐一浏览，免得骤然跌入幽暗的迷宫找不到来时的路，它不足为你揭示全部问题的答案，但若能解答你胸中升起的一朵朵疑云，也未尝不会酿成晚霞斑斓的别一番景致，万一它给你带来了一场精神世界的苦雨，那就借机洗刷一下原来存放在那儿的“躺平”上的尘埃吧。
或许，雨过云收，神驰的天地更清朗.......🔎🔎🔎
💥1 概述
雷达目标生成和检测系统研究
一、引言
雷达目标生成与检测系统在军事、民用、交通监控、智能安防等领域具有广泛应用。本研究旨在开发一种基于调频连续波（FMCW）波形配置、信号传播技术、距离/多普勒快速傅里叶变换（FFT）方法以及二维恒虚警率（2D CFAR）处理的雷达目标生成和检测系统。该系统能够实现高精度目标检测与跟踪，提供目标的距离、速度等信息。
二、系统组成与工作原理
2.1 FMCW波形配置
FMCW雷达通过发射频率随时间线性变化的连续波信号，并接收目标物体反射回来的回波信号，通过分析回波信号的频率变化来确定目标的距离和速度。FMCW波形设计的关键参数包括起始频率、终止频率、波形持续时间和采样频率。
调频信号的数学表达式为：
s tx (t) = cos(2π(f0t + K/2t²))
其中，f0为起始频率，K为调频斜率，t为时间。
2.2 信号传播技术
雷达信号在空气中的传播方式主要包括直射、绕射和折射。信号传播过程中会受到传播距离、地形、建筑物、大气等多种因素的影响。为确保信号的稳定传播，雷达系统需具备较高的电磁防护能力和适应不同环境条件的能力。
2.3 距离/多普勒FFT方法
距离测量：FMCW雷达通过比较发射信号和回波信号的频率差来计算目标的距离。频率差与目标距离成正比，通过测量频率差可以计算出目标的距离。
速度测量：当目标相对于雷达存在相对运动时，回波信号会产生多普勒频移，反映目标的速度信息。多普勒频移与目标速度成正比，通过测量多普勒频移可以计算出目标的速度。
FFT处理：对基带信号进行快速傅里叶变换（FFT），将信号从时域转换到频域，得到频谱图。通过频谱图可以直观地观察到目标的距离和速度信息。
2.4 二维恒虚警率（2D CFAR）处理
2D CFAR处理是一种用于提高雷达目标检测性能的技术。它通过设定阈值，对比信号特征与已知的目标模板或模型，判断是否存在目标，以及其具体属性。2D CFAR处理能够自适应地调整阈值，以应对不同环境条件下的虚警率问题。
三、系统实现
3.1 硬件实现
雷达系统硬件主要包括发射机、接收机、天线、信号处理单元等。发射机用于生成FMCW波形信号，接收机用于接收回波信号并进行滤波、放大等处理。天线用于发射和接收电磁波信号。信号处理单元用于对接收到的信号进行FFT处理、2D CFAR处理等，提取目标的距离、速度等信息。
3.2 软件实现
软件部分主要包括信号生成模块、信号处理模块和目标检测模块。信号生成模块用于生成FMCW波形信号。信号处理模块用于对接收到的回波信号进行滤波、放大、FFT处理等。目标检测模块用于通过2D CFAR处理等方法判断是否存在目标，并提取目标的距离、速度等信息。
四、系统测试与评估
通过对雷达系统进行测试与评估，可以验证系统的性能指标是否满足设计要求。测试内容主要包括距离测量精度、速度测量精度、目标检测概率等。评估方法可以采用模拟实验、实际场景测试等。
五、结论与展望
本研究开发了一种基于FMCW波形配置、信号传播技术、距离/多普勒FFT方法以及2D CFAR处理的雷达目标生成和检测系统。该系统能够实现高精度目标检测与跟踪，提供目标的距离、速度等信息。未来研究可以进一步优化系统性能，提高目标检测的准确性和实时性，拓展系统在更多领域的应用。
📚2 运行结果
部分代码：
%% Radar Specifications
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Frequency of operation = 77GHz
% Max Range = 200m
% Range Resolution = 1 m
% Max Velocity = 100 m/s
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Radar Specifications
d_res = 1; % Range Resolution
c = 3e8; % Speed of light
Max_range = 200; % Maximum Range of Radar
Max_velocity = 100; % Maximum Velocity of target vehicle
%% User Defined Range and Velocity of target
% *%TODO* :
% define the target's initial position and velocity. Note : Velocity
% remains contant
R = 140; % target's initial position
v = 40; % target's velocity
%% FMCW Waveform Generation
% *%TODO* :
% Design the FMCW waveform by giving the specs of each of its parameters.
% Calculate the Bandwidth (B), Chirp Time (Tchirp) and Slope (slope) of
% the FMCW chirp using the requirements above.
B_sweep = c/2*d_res; % Sweep Bandwidth
T_chirp = 5.5*2*R/c; % Chirp Time
slope = B_sweep/T_chirp; % Slope of FMCW
% Operating carrier frequency of Radar
fc = 77e9; %carrier freq
% The number of chirps in one sequence. Its ideal to have 2^ value for
% the ease of running the FFTfor Doppler Estimation.
Nd = 128; % No of doppler cells OR No of sent periods
% number of chirps
%The number of samples on each chirp.
Nr = 1024; % for length of time OR no of range cells
% Timestamp for running the displacement scenario for every sample on each
% chirp
t = linspace(0,Nd*T_chirp,Nr*Nd); %total time for samples
%Creating the vectors for Tx, Rx and Mix based on the total samples input.
Tx = zeros(1,length(t)); % transmitted signal
Rx = zeros(1,length(t)); % received signal
Mix = zeros(1,length(t)); % beat signal
%Similar vectors for range_covered and time delay.
🎉3 参考文献
文章中一些内容引自网络，会注明出处或引用为参考文献，难免有未尽之处，如有不妥，请随时联系删除。(文章内容仅供参考，具体效果以运行结果为准)
[1]王玲玲.60GHz MIMO FMCW雷达目标定位的设计与实现[D].南京信息工程大学,2022.
[2]孔毅.多目标毫米波雷达的桥梁结构健康监测研究[D].中国矿业大学,2022.
[3]孙元,孙梧雨,韦家军,等.基于恒虚警检测的汽车主动防撞毫米波雷达信号处理算法[J].兵工自动化, 2017, 36(9):5.
🌈4 Matlab代码实现
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