毫米波雷达_毫米波雷达基础知识
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1. 测距
目前毫米波雷达多采用FMCW(连续调频)模式,如上图所示,信号频谱在带宽范围内是线性变化的,此信号通常被称为chirp信号。chirp信号的起始频率为
B,信号的持续时间为
如上图所示是单发单收的FMCW雷达结构图,其中关键组件为mixer(混频器),将射频信号转化为中频信号。
被物体反射后的信号可以简单的看做是发射信号的延时,用
雷达的距离分辨率为分辨两个相邻物体的能力,如果两个物体离得足够近,其频谱表现为一个单音信号。
整个雷达的处理流程如上图所示,此FFT操作可以称为距离维度上的FFT。
2. 相位
具有相同频率不同初始相位的单音信号的FFT变换在相同的位置处具有峰值,但峰值信号的相位不同。
如上图所示,从上到下分别为发射信号、接收信号、混频信号。因为运动,接收信号会出现进一步的延时,从而混频信号的相位也发生改变,如下图所示,物体移动了微小距离
如上图所示,当物体在距离
如上图所示可以发送连续的两个chirp信号来检测物体的移动。通过前后两个混频信号的相位差可以大致推算出物体的移动速度。
从上面的分析可以得知,FMCW雷达的相位对微小移动比较敏感,可以检测到1mm的移动,因此可以用于电机振动检测、心跳检测等。
3. 测速
如上图所示,如果一离散信号可以表示为以恒定的角速率旋转的信号,并且前后两个取值相位相差
信号序列越长,分辨率越高。
如果要测量多个物体的速度,则需要连续发送多个chirp信号。假设发送了N个连续的信号,称为一帧。距离 FFT处理反射的一组线性调频脉冲,从而产生一组 N 个位置完全相同的峰值,但每个峰值都有一个不同的相位,包含来自这两个物体的相位成分。称为多普勒 FFT 的第二个 FFT 在 N 个相量上执行以分辨两个物体。离散傅里叶变换的理论指出,两个离散频率
注:角度估计请查看文章波束成形及谱估计
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