毫米波雷达是指工作在波长为1-10mm的毫米波段,频率为30~300GHz。
基于其工作模式可以分为 “脉冲” “连续波” 两种。其中,脉冲类型的毫米波雷达的原理与激光雷达相似都是采用TOF的方法。而连续波类型可以分为: CW恒频连续波 ,用于测速; FSK频移键控连续波 ,可探测单个目标的距离和速度,以及目前所采用的: FMCW调频连续波 ,探测多个目标的距离和速度。
本文后续则对 FMCW调频连续波 测距、测速、测角 原理进行详细叙述。

Chirp信号:线性调频脉冲

Chirp信号:是一个频率随着时间线性增加的正弦波,其在振幅时间表示中,如下所示。
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我们把它换到频率时间图中,可以看到是一个 斜率S的直线。起始时刻fc=77GHz,在Tc 40微妙的时间中跨越4GHz的带宽,B与S是定义系统性能的重要参数。
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我们来简单看一下调频连续波毫米波雷达的工作过程:首先是合成器生成一个Chirp信号,然后通过TX天线发射,同时发送一份数据给混频器,遇到物体反射之后通过RX天线接收回波信号在混频器中生成一个中频信号。
混频器的工作原理如下:
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① 合成器生成一个Chirp信号
② TX天线发射
③ RX天线接收反射回来的线性调频脉冲
④ 混频器将TX与RX的信号进行混合,生成中频IF(intermediate frequency)信号

对于输入的两个正弦波,输出的正弦波角速度也就是频率是两个输入信号的差值,相位也是两个输入信号的差值。
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IF中频信号及单个目标测距计算

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上方图中TX为发射信号,RX为接收信号。两者之间有一个时间延迟τ。

前面介绍混频器的作用时已经说过:混频器生成的IF信号在频率和相位两个方面都是两个输入信号直接相减,所以可以通过下方的f-t图进行表示,即一条频率恒定的直线。

时延τ为物体到雷达到物体所花费的往返时间,可以通过下述表示:
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所以雷达前方的单个物体所生成的恒定频率的IF信号可以通过下述进行表示:

对此式稍微进行一些变换,得到物体到雷达的距离为:

距离分辨率

由雷达前方为一个物体推广到前方有多个物体。如右侧上方射频信号的 f-t 图像中所示,雷达发生一个Chrip信号,接收多个从不同物体反射的线性调频脉冲。则右侧下方的IF信号 f-t 图像中也与其对应。
我们前述已经了解到, IF信号的频率与物体到雷达的距离成正比,所以最下方代表物体距离最近,最上方代表物体距离最远。
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在理想状态下,经过傅里叶变换,对应到频域中也会出现三个峰值。
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但是,在实际情况下,这并不一定成立。

针对两个物体:
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已知:
IF信号的频率:
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一个观测窗口 T 能够区分频率差异大于 1/T Hz的成分。

即:
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最后,我们得到结论:距离分辨率取决于毫米波雷达Chirp信号的带宽。
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举个例子,在4GHz带宽情况下,可以实现4 cm的距离分辨率。

最远观测距离

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如上图所示,毫米波雷达在工作过程中会先对IF信号进行一个低通滤波,然后由ADC(analog to digital converter,模拟信号转换成数字信号)进行数字化,接着被发送到DSP(digital signal processing,数字信号处理器)中进行傅里叶变换估算物体的距离,以及进行后续其他估算物体速度、到达角等信息。

假设,想要观测的最远距离为: d ma x 使用较小的斜率S。

对于下图中的两个物体A、B到雷达具有相同的距离d,那么怎么区分二者呢?在range-FFT图像中能否出现两个独立的波峰?
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这样的话,我们如何区分两个物体呢?

如果物体A和物体B相对于毫米波雷达具有不同的速度,则可以通过进一步的信号处理进行分离,这需要IF信号的相位。

相位测量速度

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IF信号: \triangledown\tau=\tfrac{2\triangledown d}{c}, \triangledown\varphi=\tfrac{4\pi f_c \triangledown d}{c}=\tfrac{4\pi \triangledown d}{\lambda } τ = c 2 d , φ = c 4 π f c d = λ 4 π d
所以新的IF信号可以写为: 毫米波雷达是指工作在波长为1-10mm的毫米波段,频率为30~300GHz。基于其工作模式可以分为 “脉冲” 和 “连续波” 两种。其中,脉冲类型的毫米波雷达的原理与激光雷达相似都是采用TOF的方法。而连续波类型可以分为:CW恒频连续波,用于测速; FSK频移键控连续波,可探测单个目标的距离和速度,以及目前所采用的:FMCW调频连续波,探测多个目标的距离和速度。本文后续则对FMCW调频连续波的测距、测速、测角原理进行详细叙述。Chirp信号:线性调频脉冲Chirp信号:是一个频率随着时间线性增加的

Chirp Chirp是指频率随时间而改变(增加或减少)的信号, 这一术语可以与扫频信号(Sweep signal)互换使用. 它通常用于声纳、雷达和激光. 距离分辨率(Range Resolu ti on) 雷达需要具备区分两个距离非常近的目标的能力,距离分辨率完全取决于chirp的带宽B_sweep. dres=c/2B dres = c/2B dres=c/2B 最大探测距离(由采样率决定) dmax=cfs/2μ dmax = cfs/2μ dmax=cfs/2μ μ=B/Tc μ = B/Tc
在无人驾驶领域, 毫米波雷达 (Radar)应用非常广泛。与激光雷达相比, 毫米波雷达 技术更成熟,已经广泛应用于汽车的安全系统中。而且 毫米波雷达 成本低,对雨雾、灰尘、光线等不敏感。 毫米波雷达 的采用毫米波作为探测的介质,毫米波是一种电磁波,常见的电磁波如下: 毫米波是微波的一个波段。 1、 毫米波雷达 分类 目前比较常见的 毫米波雷达 主要分为3类。 毫米波雷达 是工作在毫米波波段探测的雷达。 毫米波雷达 原理 :雷达系统发射的电磁波信号被其发射路径上的物体阻挡继而会发生反射。通过捕捉反射的信号,雷达系统可以确定物体的距离、速度和角度。 激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。 激光雷达 原理 :由雷达发射系统发送一个信号,经目标反射后被接收系统收集,通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。 二 毫米波雷达 和激光雷达对比 激光雷达发射的电磁波是一条直线,主要以光粒子发射...
【精选分享】 TI mmWave Radar 毫米波雷达 产品资料和软件下载链接 链接: https://e2echina. ti .com/ques ti on_answer/analog/other_analog/f/60/t/159250?keyMatch=ZHCY075& ti search=Search-CN-everything. TI 培训视频 - Introduc ti on to mmWave sensing: FMCW radars 链接: https://training. ti .com/intro
FMCW(Frequency Modulated Con ti nuous Wave) 毫米波雷达 是一种通过调制发射信号频率的连续波雷达。其工作 原理 是将发射信号的频率从一个起始值连续地增加到一个终止值,然后再从终止值连续地减小到起始值。接收器接收到回波信号后,通过测量发射信号和接收信号之间的频率差异,可以计算出目标物体与雷达的距离。 FMCW 毫米波雷达 具有以下特点: 1.高分辨率:FMCW 毫米波雷达 的频率调制可以提供高分辨率的距离测量。 2.高精度:由于FMCW 毫米波雷达 可以提供非常精确的距离测量,因此它可以用于高精度测量应用,如自动驾驶汽车、无人机等。 3.抗干扰:FMCW 毫米波雷达 的频率调制可以提供强大的抗干扰能力,使其可以在强干扰环境下工作。 4.小尺寸:FMCW 毫米波雷达 可以采用小尺寸的天线和电路设计,使其适用于小型化的应用场景,如智能手机、智能手表等。
我在作者的基础上进行了更新,无需初始值计算,直接进行最小二乘迭代,求解四参数(dx,dy,scale,theta)的二维坐标转换。(matlab) 大家可以看一下: https://blog.csdn.net/weixin_43731435/article/details/130969614 欢迎交流讨论
TI AWR1843毫米波雷达采集三维点云数据(ROS) weixin_49813277: 不可以,2243只能接DCA1000采集卡