无人机电力巡检避障技术对于保障中国电力安全至关重要，而新型的77GHz毫米波雷达凭借着低功耗、小体积、高精度、探测距离远等独特优势成为无人机避障系统的避障利器。
　　然而，基于77GHz毫米波雷达目标探测系统由于其硬件系统复杂、机载目标回波数据难以获取、信号处理实时性要求高等缘故，目前巡线避障技术尚未成熟。因此本文面向无人机巡检避障应用，以77GHz毫米波雷达为传感器，开发一套小体积、低功耗、高性能的数据采集和信号处理系统，并研究提高目标探测性能的相关技术，以满足无人机电力巡检避障需求。
　　本文首先介绍了基于线性调频连续波77GHz毫米波雷达的基本工作原理，并针对传统单一雷达波形参数的方案无法解决远距离与高分辨之间矛盾的问题，提出了雷达变波形参数的解决方案，然后结合目标探测系统的性能指标设计了三种雷达波形参数，接着详细阐述毫米波雷达数据采集及信号处理系统的硬件设计方案。为了研究提高毫米波雷达目标探测性能的相关技术，本文将毫米波雷达基本原理与运动学方程结合起来，对目标回波进行建模，然后基于建立的模型进行变波形参数的仿真，并针对电力线这样弱小、起伏目标的探测进行了检测前跟踪算法的仿真。为了获取机载目标回波数据以验证算法的可行性与有效性，本文接着进行了数据采集系统的设计与实现。为了保证变波形参数方案信号处理的实时性，本课题提出在FPGA内进行雷达信号处理的设计方案，并对有序统计恒虚警检测算法进行了加速。
　　最后，分别对数据采集系统、信号处理系统、变波形参数设计方案、检测前跟踪算法进行了功能和性能测试与算法验证。测试结果表明，数据采集系统最高可以稳定运行在350Mb/s，信号处理系统可以在100ms内完成3种波形参数切换及其信号处理，检测前跟踪算法可以完成对电力线的检测与跟踪，满足无人机目标探测需求。