系列文章目錄

毫米波雷達學習（一）——范圍估計
毫米波雷達學習（二）——IF信號相位
毫米波雷達學習（三）——速度估計
毫米波雷達學習（四）——系統設計討論
毫米波雷達學習（五）——角度估計

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文章目錄

• 系列文章目錄
• 簡介
• 回顧
• 設計一個滿足條件的幀
• 信號強度的決定性因素

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簡介

前面我們已經學習力范圍估計、IF信號相位、速度估計三個部分，我們學會了使用FFT，并通過一個幀中的后續線性調頻脈沖上執行多普勒FFT。這一篇文章我們對信息進行整合，回顧距離、速度估算的信號處理流程，并設計一個發射信號滿足一下指定要求。了解雷達距離方程。

回顧

由上圖可以看出，我們每一個Tc時間內采集的ADC樣本都可以存儲在矩陣的行，實現可視化，每一行都與唯一的線性調頻脈沖相對應，對每一行都執行距離FFT，結果如下圖。
注意：X軸代表距離FFT對應頻率，但是由于距離和IF頻率成比例，此處繪制為等距離軸

我們發現第三列和第八列都有物體，這是執行距離FFT，執行完之后再使用多普勒FFT，結果如下圖：

橫坐標是距離，縱坐標是速度（其實這里本來應該是與多普勒FFT對應的離散角頻率，由于離散角頻率和速度成正比，因此此處等效為速度，所以這里的速度也不是連續的，對應的是每一個速度序列），從圖上清楚地看見在第三列有兩個速度不同的物體。

這種先執行距離FFT再執行多普勒FFT的整個過程稱為2D-FFT（二維FFT）

由于FMCWRADAR實現中，每個線性調頻脈沖的ADC數據變得可用時以內聯的方式執行距離FFT，所以可以將每個線性調頻脈沖的ADC數據看作在DSP處接收，再DSP執行多普勒FFT，并將距離FFT存儲在存儲器中。所以需要確保系統存儲器容量是充足的。

設計一個滿足條件的幀

當我們獲得了距離分辨率、最大距離、速度分辨率、最大速度時

由以上公式可知，在Vmax確定的情況下，算出Tc結果。

同樣的，dres確定的時候，可以直接求出帶寬B。
知道Tc和B之后，就可以求出斜率S。

接下來一幀的持續時間僅取決于速度分辨率，也就是可以得到Tf的值了

由于實際情況沒有這么理想，達到線性調頻脈沖參數的過程要多更多步驟，例如在最大IF帶寬和所需最大距離的乘積成正比，因此，需要在斜率和最大距離之間進行權衡取舍，以及設備限制最大斜率，存儲器問題（必須存儲所有的距離FFT才能執行多普勒FFT計算）等。

信號強度的決定性因素

決定最大距離的因素有兩個，一是ADC采樣率，二是最大距離物體反射的信號強度能被雷達檢測到。
假設我們擁有一個雷達設備，它正在輸出Pt瓦的功率，由于信號擴散，功率密度與距離平方成反比，也就是下面的輻射功率密度表達式。為了使得功率密度增大，一般使用更佳增益的天線。這里的GTX就是天線增益。

反射的功率表達式還需要乘以一個變量，該變量表示目標的雷達散射截面積，又稱為RCS

反射與接收都要損耗，最終結果就是上式，最終功率與發射功率、發射和接收天線增益成正比，與到目標距離的四次方成反比。

但是接收器能否檢測到信號不僅僅取決于功率，還在于信噪比SNR（信號能量與噪聲能量的比率）
以下是SNR公式，不展開講解

從上面的公式中可以看出，時間越長，噪聲越多，這也符合常識。
在接收過程中，信號是確定的，噪聲卻是隨機的，但是經過雷達的信號處理，自然包括距離FFT和多普勒FFT，有價值的信號部分會被累計，而噪聲會是一個平均值，這稱為處理增益。

存在最小SNR，SNRmin，低于這個值的都不會被雷達接收，這個值一般由設計人員自己選擇，當這個值很高時，就很難接收到噪聲信號，也會錯過部分有價值信號，反之，很容易被干擾，很難漏掉有價值信號。

當選定SNRmin的時候，就可以按照以下方法計算雷達看到的距離。

我會堅持學習并更新，非常感謝各位的觀看。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的毫米波雷达学习（四）——系统设计讨论的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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