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基于小波包+FFT的FMCW雷达测距算法研究 　　摘 要： 针对在货运火车对接过程中对距离测量的精确性和实时性的要求，提出小波包+FFT的FMCW雷达测距算法，实现了火车对接系统的高精度实时测距。首先在Matlab上进行仿真实验，对应距离段选取合适的小波包函数和节点，利用运算能力强大的DSP芯片实现小波包的分解与重构，然后使用4 096点的FFT算出目标对应的距离信息。在火车对接雷达测距系统的实验平台上进行多次重复实验，实验结果表明，在0.5～10 m范围内，测距精度达到0.2 m，在10～50 m范围内，测距精度达到0.3 m。 　　关键词： 小波包+FFT； FMCW雷达； 测距； 火车对接 　　中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）19?0008?04 　　Abstract： For the accuracy and real?time performance requirements of distance measurement in connection process of the freight trains， the range?finding algorithm of FMCW radar based on wavelet packet+FFT is proposed to achieve high precision and real?time range?finding of train connection system. This simulation experiments was were proceeded with Matlab. The appropriate wavelet packet functions and nodes corresponding to the distance sections were selected. The decomposition and reconstruction of wavelet packet were achieved by adopting DSP chip with powerful calculation ability. Then the distance information corresponding to the target was calculated by using FFT with 4096?point. Several The repeated experiments were conducted on the experiment platform of radar range?finding system for train connection， and the experimental results show that the range?finding accuracy can reach 0.2 m within the range of 0.5～10 m， and the range?finding accuracy can achieve 0.3 m within the range of 10～50 m. 　　Keywords： wavelet packet+FFT； FMCW radar； range?finding； train connection 　　0 引 言 　　在货运火车对接时，对测距系统有实时性和准确性的要求，为此，人们探索了很多算法来提高测距精度。有些算法虽然在提高测距精度上有很好的效果，但限于芯片运算速度和实时性要求，在应用上有一定的限制，用于测距系统的主要算法有FFT[1?3]、Chirp?Z变换[4?5]、ZOOM?FFT以及小波分析[6]等。本文主要是针对货运火车对接的FMCW雷达测距系统的测距精度问题，研究小波包+FFT算法（即采用FFT算法并增加FFT的点数来提高频率分辨率，采用小波包算法将噪声与信号分离），探索高精度火车对接FMCW雷达实时测距系统。 　　1 FMCW雷达测距主要算法分析 　　FMCW雷达测距算法主要是对雷达回波信号进行频谱分析，得到信号中包含的距离、速度等信息。快速傅里叶变换（FFT）是最基础、最常用的频谱分析方法，此算法简单、易实现，但在测距精度要求较高的系统中，必须增加FFT的点数才能提高频率分辨率，过多增加FFT的点数会引起较大的计算量从而减慢运算速度，与实时性有一定的冲突；Chirp?Z变换和ZOOM?FFT等算法都是通过细化频谱来提高频率分辨率，从而提高测距精度，这些算法在灵活性和处理速度上有很大优势，且研究较成熟，Chirp?Z变换在较低的信噪比下，测