最早毫米波雷达是24GHz的窄带毫米波雷达,带宽通常不到200MHZ,精度只有75厘米,目标分离能力只有1.5米,显然这太低了,即便作为盲点检测也有点低了。这之后出现了超宽带24GHz毫米波雷达,带宽最高达7GHz,精度可达2.2厘米。
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. 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。
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。