【雷达干扰】FMCW 雷达稀疏低秩 Hankel 矩阵分解的干扰抑制附Matlab代码

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🔥 内容介绍

一、FMCW 雷达概述

调频连续波（FMCW）雷达通过发射频率随时间连续变化的信号，并接收目标反射的回波信号来实现目标探测。其工作原理基于多普勒效应和频率 - 距离关系。

1. FMCW 雷达工作过程

二、FMCW 雷达面临的干扰问题

在实际应用中，FMCW 雷达会受到各种干扰的影响，这些干扰严重降低了雷达的性能，甚至导致雷达无法正常工作。

1. 干扰类型

   • 噪声干扰

     ：包括热噪声、大气噪声等。热噪声是由雷达系统内部的电子器件产生的，其功率谱密度在很宽的频率范围内近似均匀分布。大气噪声主要来源于地球大气层中的各种自然现象，如雷电、降雨等。噪声干扰会增加雷达接收信号的背景噪声电平，降低信号的信噪比（SNR），使得目标信号淹没在噪声中，难以准确检测。

   • 同频干扰

     ：当其他雷达系统或通信设备在与 FMCW 雷达相同或相近的频段工作时，会产生同频干扰。同频干扰信号与目标回波信号在频率上重叠，导致频谱混淆，使雷达难以区分目标信号和干扰信号，严重影响目标的检测和参数估计精度。

   • 杂波干扰

     ：杂波干扰主要来自于地面、建筑物、植被等非目标物体的反射。这些杂波信号的强度和分布具有随机性，且在某些情况下可能比目标回波信号更强。例如，在低空探测场景中，地面杂波会对低空飞行目标的检测造成很大干扰，增加虚警率。

2. 干扰对雷达性能的影响

   • 降低目标检测概率

     ：干扰的存在使得雷达接收信号的 SNR 降低，根据雷达检测理论，SNR 的降低会导致目标检测概率下降。例如，当噪声干扰功率增加时，为了保持相同的虚警率，需要更高的目标回波信号强度才能正确检测到目标，这在实际中可能导致一些弱小目标无法被检测到。

   • 增加虚警率

     ：杂波干扰和同频干扰等会在雷达的频谱图或距离 - 速度图上产生虚假的峰值，这些虚假峰值可能被误判为目标，从而增加了虚警率。虚警会导致雷达系统做出错误的决策，例如在汽车雷达中，虚警可能导致自动紧急制动系统不必要的触发，影响驾驶体验和安全性。

   • 影响目标参数估计精度

     ：干扰会使目标回波信号的特征发生畸变，从而影响雷达对目标距离、速度等参数的估计精度。例如，同频干扰可能导致频率估计偏差，进而影响目标距离和速度的计算准确性。

三、稀疏低秩 Hankel 矩阵分解原理

为了有效抑制 FMCW 雷达面临的干扰，稀疏低秩 Hankel 矩阵分解技术应运而生。该技术基于信号的时域相关性和不同信号在矩阵结构上的特性差异来实现干扰抑制。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1]闵林,刘向前,郝晓龙,等.基于低秩汉克尔矩阵重构技术的星载间断调频连续波SAR成像方法[J].电子与信息学报, 2023, 45(4):8.DOI:10.11999/JEIT220239.

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