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车载毫米波雷达的一个问题

已有 306 次阅读| 2024-10-7 17:36 |个人分类:车规芯片设计知识|系统分类:芯片设计

先分享一波,雷达仿真 | FMCW TDMA-MIMO毫米波雷达信号处理仿真(https://zhuanlan.zhihu.com/p/576353487)

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其中的Introduction to mmwave Sensing: FMCW Radars对理解毫米波雷达的基础概念非常有裨益,首页如上图所示。


这个PPT里有一个小提问,关于测速和测角两个公式的差异,如下图蓝色字所示。

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无论是测速还是测角,原理都是利用距离的差异,除以光速,获得时间上的差异,从而得到这个差异时间上回波信号的相位差异。也就是△φ=2πf*t=2πf△d/c=2π△d/λ,之所以这里是ω,意思是单位相位,也就是最小相位。对于测速来说,这个单位相位是发射的两个chirp之间的时间差,运动物体在这个时间差里运动。对于测角来说,单位相位是指两个接收天线之间所能得到的最小角度。知道这个单位相位,就很容易求出速度或角度的分辨率。就是△ω=2π/N,N是一个帧里的chirp个数。为什么是2π/N,这和FFT的知识有关,需要继续学习。


那为什么测速和测角两个公式差了2这个系数呢?原因是t和△d的对应上不一样。测角里光速t时间里只跑了△d,而测速里光速t时间里其实是跑了2次△d。假设12:00分发射了一次chirp波形,12:01又发射了一次chirp波形,在12:05接收到了第一次发射反射回的的波形,如果物体不动,那第一次第二次来回路上花的时间都是5分钟,那第二次接收在12:06,实际第二次接收在12:05分40秒,说明物体向雷达移动了△d。光在20秒内走了两次△d,因为有来回路程。


这个来回在测距里也有,f=s2d/c,时间τ里跑了2d,d是物体和雷达的距离。


这里物体向雷达移动还是物体远离雷达,可以通过负速度(第二个时间减去第一个时间)和正速度(第一个时间减去第二个时间)来区分。


另一问题是,距离的差异可以带来时间的变化,还可以带来频率的变化。能不能用频率的变化来测速呢,答案是不行,因为频率的变化太小,在频谱图上无法区分。

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