03_Distance2Go试用之雷达原理

sagitattoo

分享一下Distance2Go中用到的雷达原理，参考资料"Frequently asked questions for 24 GHz industrial radar"

雷达通过发射射频或者微波来识别物体的距离，角度以及速度等信息。

一个雷达系统包括了微波发射器，收发天线，接收器以及信号处理器。发射器发出微波信号，信号在物体表面产生反射，接收器将反射回来的信号接收下来，并将接收到的信号与发射信号进行相乘解调，得到频率较低的信号，送给后端的信号处理器进行分析，得到测量结果。


通过下表可以看到，英飞凌出品的这一系列雷达芯片，采用不同的调制波形可以完成不同的测量任务。

多普勒测量复杂度最低，可以识别物体的移动，并测量物体移动的速度。
当发射器发射的固定频率的连续波遇到移动物体时，产生的反射信号与发射信号之间会出现频率差，电路测量到这个多普勒信号时就可以确定移动物体的存在。



那么如何利用多普勒测量物体的运动速度呢，这里有一个公式可以进行推导。



为了获取速度，就要得到这个多普勒频率。对于多普勒雷达，可以通过数字信号处理的方法，对ADC采集到的IQ信号进行FFT，得到fd的大小，最终算出物体的速度。


对于调制连续波，这里提到了两种技术，FMCW和FSK。
FMCW复杂度较高，既可以测量运动物体，也能测量静止的物体。发射器根据设定会发射线性调频信号（chirp），接收器接收到的信号相比发射信号会有延时。把某一时间发射信号与接收信号的频差带入公式就可以算出距离。FMCW的测量精度受K波段频率影响，大约为1m。

利用FMCW计算速度时，需要测量混频后的中频信号的参数带入公式计算


FSK相比较简单一些，并且只能测量运动的物体。发射器会先后轮流发射两个固定频率的连续波，然后根据接收器收到的两种不同的多普勒频率信号进行计算，精度范围在1~100cm之间。

单脉冲雷达常常用于距离的测量。发射器会发射一个周期很短的脉冲，这个脉冲会占据很宽的带宽。然后得等反射的脉冲，这段等待时间和光速相乘也能测算出距离。

最后附上参考资料。