close
当前位置: 物联网在线 > 技术文库 >

24 GHz雷达系统级原型解读

24 GHz硅基毫米波雷达技术正在实现新一代现实世界,越来越多地用于汽车、无人机、泛工业和消费类应用等大众市场应用的非接触式智能传感器ADI的新型24 GHz雷达产品提供出色的性能和高集成度,是小尺寸、低成本且易用的超低功耗解决方案,适用于物理检测、跟踪、安全控制和防撞警告系统等应用。

随着新型射频雷达传感器应用的出现,许多希望快速完成雷达传感器解决方案评估、设计和制造的公司面临一系列新的开发挑战。ADI的24 GHz雷达系统级原型解决方案(称为DemoRAD)(图1),可以在整个系统参考设计中实现硬件和软件应用开发。

“图1.

图1. 24 GHz DemoRAD平台解决方案

24 GHz DemoRAD系统是一款新颖的微波雷达评估平台,提供开箱即用的软件示例,可在数分钟内轻松启动雷达传感器。DemoRAD可对雷达传感器产品进行快速原型制作,从而测量目标/对象存在、运动、角位置、速度以及传感器范围等实时信息。

该系统硬件解决方案包括射频天线和一条完整的射频到基带信号链(ADF5904(接收)、ADF5901(发射),ADF4159 (PLL),ADAR7251 (AFE)),其中还包括ADI的ADSP-BF707 DSP(数字信号处理器),可通过易用的图形用户界面和雷达算法软件快速连接笔记本电脑/PC(图2)。

“”


“”

图2. DemoRAD射频到基带信号链和简化框图

Blackfin® DSP库中提供雷达FFT和控制固件。用户只需几分钟就可将该平台系统插入加载了软件的计算机。使用软件图形用户界面 (GUI) 提供全面的24 GHz雷达IC软件支持,在DSP雷达支持功能库中,通过一些额外功能可利用原始数据,并使用为雷达传感器设计的专用MATLAB® 工具(比如2D/3D 雷达FFT、CFAR和分类算法)在PC上进行后处理。

FMCW雷达系统基础知识

图3所示为雷达发射时产生的调频连续波 (FMCW) 雷达波斜坡,以及用于定义雷达传感器设计信息的一组重要雷达公式。

“图3.

图3. FMCW雷达概念

距离分辨率取决于发射载波扫描带宽——发射扫描带宽越高,雷达传感器的距离速度越高。

速度分辨率取决于停留时间和载波频率——载波频率越高或停留时间越长,速度分辨率越高。

角分辨率取决于载波频率——载波频率越高,角分辨率越好。

图4描述了对ADSP-BF707中捕获的数据的后处理。

“”

图4. FMCW数字后处理信号链

DemoRAD系统信号链包括DSP中的一些基本算法,实施用于DSP FFT、波束成形和CFAR。基本目标检测和目标分类在主机PC上运行。DemoRAD主要用于采集时域和频域中的雷达信号。DemoRAD不包括高级目标检测或对象分类算法。这是应用级开发工作的一个例子,通常由终端系统开发人员执行,他们非常了解雷达传感器的工作环境以及所需的对象检测类型。

图5所示为Blackfin ADSP-BF70x的部分优化2D FFT,具有集成窗口功能,有助于避免饱和,实现更高的SNR,并优化内存布局,从而实现更高的带宽和更高效的数据处理。DemoRAD提供不同的操作模式。

“图5.

图5. 使用二维傅里叶变换的距离和多普勒频率

FMCW雷达模式

在FMCW模式下,可以测量到静止目标的距离。目标的下变频接收信号的频率与到该目标的距离成比例。在GUI中,可以进行FFT处理以确定频率。使用距离-时间显示选项可以查看移动目标,同时显示屏存储多个FMCW扫描。

距离多普勒模式

在距离多普勒模式下,可以分析到目标的距离以及速度。距离多普勒模式是最强大的操作模式之一,因为它能够通过评估二维傅里叶变换同时处理多个发射斜坡。距离多普勒处理数据显示在距离多普勒图中。距离多普勒非常强大,因为它允许分离具有不同速度的目标,即使这些目标的距离都相同亦是如此。这对于不同方向上多个快速移动的目标非常有用——例如,解决汽车朝相反方向移动或超车期间的复杂交通情况。

数字波束成形 (DBF) 模式

在DBF模式下,显示到目标的距离以及与该目标所成的角度。来自四个接收通道的接收信号用于估计目标的角度。显示屏显示xy平面中各目标的空间分布。在DBF模式下,系统配置与FMCW模式下的相同,但对IF下变频信号的处理不同。在计算距离之后,通过评估四个接收通道之间的相位差来计算目标的角度信息。


(责任编辑:ioter)

用户喜欢...

意法半导体(ST)完整全桥系统封装内置MOSFET、栅驱动器和保护技术以节省空间,简化设计,精简组装

意法半导体的 PWD13F60系统封装(SiP)产品在一个13mm x 11mm的封装内集成一个完整的600V/8A单相MOSFET全桥电路,能够为工业电机驱控制器、灯具镇流器、电源、功率转换器和逆变器厂家节省物料成本...


Amazon Alexa和Google Home语言系统的前驱服务者:13个MEMS 麦克风+Zynq SoC

背景: 说到语音识别,吸引的大家关注的有两大主力:亚马逊的Alexa和Google伴的Home。首先说说Alexa,随着智能家居Echo受到热捧,亚马逊的语音私人助手Alexa持续受到消费者关注。Alexa能围绕着...


一见倾“芯”,贸泽电子将亮相第六届深圳国际嵌入式系统展

半导体与电子元器件业顶尖工程设计资源与授权分销商贸泽电子(Mouser Electronics) 宣布携手ADI, Cinch, Maxim, TE与TI于本月21-23日参加“第六届深圳国际嵌入式系统展”,现邀请广大观众莅临贸泽电...


GaN Systems IMS评估平台在贸泽开售,助力高效电源系统开发

IMS评估平台 (50028) 电源系统 专注于新产品引入 (NPI) 并提供极丰富产品类型的业界顶级半导体和电子元件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开始供货GaN Systems的GSP65RxxHB-EVB绝缘金属基板...


[原创] ADI AD8452模拟前端控制器和SMPS PWM驱动器解决方案

ADI公司的AD8452是单一的硅芯片平台,集成了精密模拟前端控制器和开关电源(SMPS)脉宽调制器(PWM)驱动器,以实现大规模电...


单片机小白学步(6) 单片机最小系统——麻雀虽小,五脏俱全

前面介绍了集成电路的管脚编号识别,这里我们简单了解下51单片机的40个管脚具体的作用。对于没有接触过复杂电子元器件的读者来说,或许会感觉非常难,但实际上完全不需要有畏惧心理...


瑞萨电子凭借基于R-Car V3M的综合解决方案,缩短用于入门级汽车和中档汽车的NCAP前置摄像头应用的开发时间

R-Car V3M入门套件可以显著减轻开发强度并加快上市时间R-Car V3M现已嵌入CNN加速器,可使NCAP前置摄像头应用中的高性能...


安森美半导体于CES2018展示用于汽车及IoT应用的使能技术

安森美半导体将于美国拉斯维加斯2018 CES聚焦展示公司促进全自动驾驶和联接汽车增加电子的使能技术,当中包括多个...


用Arty-Z7实现红外视觉系统

作者:Adam Taylor;来源:开源硬件创客坊 Digilent 最新发布的ARTY Z7-20,使工程师,系统集成商和设计师能够快速入门嵌入式视觉设计。通过板载512MB DDR3和HDMI输入和输出,用户可以在ARTY Z7-20上...


第6章 构建可启动的系统镜像

当利用petalinux工程构建并测试完一个Linux系统后,下一步就是产生可以部署在现场的启动镜像。该过程可以通过petalinux-pakage命令简单地完成。 这里主要介绍zynq系列。 产生Zynq启动镜像 本小节...