摘要：FMCW激光雷达以其高精度、抗干扰能力强、同时测距测速等特点得到了广泛研究。针对FFT固有栅栏效应引入测距、测速误差的问题,通过分析频谱幅值和相角的规律,并结合正弦函数原理提出了一种易于硬件实现的修正rife算法,有效地降低了传统rife算法在估计频率接近FFT量化频率点时的误差。通过仿真和FPGA验证,修正rife算法在信噪比为-10dB时相较于传统rife算法平均误差降低了69.6%,均方根误差降低了50.7%,而计算量仅增加了两个乘法和加法,与N点FFT计算量相比可忽略不计。最后,通过搭建光学测试平台,模拟激光雷达中频回波信号验证了该算法的有效性。测试结果显示,该算法可在112m范围内实现同时测距测速,测距误差不大于5cm,测速误差不大于0.16km/h,满足实时性要求。

摘要：rife算法的基础上,通过对输入信号进行频谱搬移,给出了一种修正rife(Mrife)算法。该算法易于并行实现。Monte Caro仿真表明,Mrife算法具有频率估计精度高、整个量化频率范围内性能平稳等优点。当SNR(信噪比)大于0 dB时,Mrife算法频率估计均方根误差接近克拉美-罗限(CRB,Cramer-Rao bound)。为了提高算法FPGA实现时的系统运行速度,提出使用FFT运算后的实/虚部代替FFT模进行插值,仿真表明对Mrife算法性能影响不大。最后,将Mrife算法在单片FPGA芯片内进行了硬件设计。布局布线后的时序仿真结果表明,该设计能够对输入数据速率为200 MHz的信号进行实时频率估计,数据不堆积。

摘要：针对航天测控对载波快速捕获的需求,设计一种能够实现载波快速捕获的方法,即先对导频信号进行频率估计,再将估计得到的频率值置入后续的科斯塔斯环进行处理。rife频率估计方法的估计误差接近克拉美-罗限,但是当信噪比较低或载波频率在频率分辨率整数倍附近时,此方法有较大的估计误差。为了提高导频信号的频率估计精度,采用修正rife(M-rife)频率估计方法。对M-rife频率估计方法的性能进行仿真分析,并与rife频率估计方法进行对比,结果表明M-rife频率估计方法可以有效地提高频率估计精度和稳定度。