自动驾驶基础（二十二)之FMCW 雷达简介-绵羊汽车生活记录

FMCW 雷达体系通过天线向外发射一列相连调频毫米波, 并摄取对象的反射信号.发射波的频率正在时域中按调制电压的法则改观.FMCW 毫米波雷达的发射信号采用的是频率调制，常用的调制信号有: 正弦波信号、锯齿波信号和三角波信号等，当以三角波或锯齿波行为调频波时，称其为线性调频相连波（LFMCW）。三角波线性调频相连波诈骗差拍傅立叶体例正在一个周期内就可无隐约确定对象间隔和速率，管制粗略，易于实行，它诈骗发射信号的线性调频和从对象反射回来的摄取信号频率的改观合联和频谱配对来进运动对象的丈量，对比易于实行的测距测速

LFMCW 波雷达的管事道理是用回波信号和发射信号的一部门举行合系混频，获得包蕴对象的间隔和速率讯息的中频信号，然后对中频信号举行检测即可获得对象的间隔和速率。当对象物体是相对静止的，发射信号碰着对象物体后被反射回来，发作回波信号，回波信号与发射信号形势相通，只是正在时候上延迟了τ（τ=2R/c），式中：R—对象物体的间隔；c—光速。

发射信号与回波信号的频率差即为混频输出的中频信号频率f0，依照相像三角形的相干，由上图（a）可能得出：

从上式中可能看出，正在调制周期T 和调频带宽确定的情状下，对象间隔与LFMCW 雷达前端混频器输出的中频信号频率成正比，这便是对象物体处于相对静止的情状下LFMCW 雷达测距道理。

上两式中为对象物体相对静止时中频信号的频率，为众普勒频移。由间隔公式R和众普勒频移公式可得：

以上两式固然是正在对象处于相对运动状况下推导出来的，然则看待相对静止的对象同样实用，以是，正在实践操纵中，不管对象是处于相对运动如故相对静止，只须不同求出调制三角波正在上升沿和降低沿的中频信号的频率，就可能诈骗以上两式来估计对象的间隔和速率讯息，这便是FMCW 毫米波雷达测距测速道理。

f具体定即是对发射和反射信号的频差举行频谱剖析。信号的频谱剖析紧要有FFT法和非FFT法。所谓FFT法，即是对被剖析的信号举行傅里叶变换，将其从时域变到频域，正在频域举行剖析，须要时再通过傅里叶逆变换，变回时域的剖析方式。而非FFT方式则是通过其他的途径，获取信号的频率参数，如最大熵法、MUSIC法等，各有特征。归纳商讨方式的庞杂性，及时性，褂讪性，对汽车雷达而言，频谱剖析应首选FFT法，这种方式对比成熟，实行容易，及时性强，适合于汽车运转情况下信号的及时管制。

今朝线为单对象时，由前面的公式，可能确定两个二元一次方程。正在R—V平面内会确定两条斜率相反的直线，如下图中两条实线。从而获取一个交点，如下图中实线的交点，即可确定对象的相对速率和间隔讯息。而正在众对象监测时则会发作虚警。以两个对象为例，因为雷达的参数相通(k。，k：相通)，两个对象正在发射信号处于频率上升和降低的频段会发作两组平行的直线，有四个交点，个中两个为虚警对象；如下图所指出，依照中频信号的讯息无法破除。跟着对象数目的填补，乌有对象会成倍的拉长。以是，务必对雷达的发射波形举行调动，调动一方面应普及雷达的众对象辨别率，一方面要算法简捷急切，保障体系的及时性。波形调动的方式有许众种，至今也是毫米波汽车雷达操纵的一个难点。这里仅对填补频率段方式的道理做一粗略阐发。

因为填补了和原有频率分别斜率的发射信号，如下图中的C段，则对象点正在R–V平面内将获取其余一条直线，与向来两条直线交于一点，即为对象的讯息点，如下图两对象检测中实线的交点。当碰到众对象时倘若分属于分别的频率段的直线交于一点，则该点为真正对象点。以两对象点为例，如下图所示，三直线交友与一点，即为真正对象点，从而解除了必定的乌有对象。当然，填补的频率段越众，则可能解除的乌有对象也就越众。然则，每填补一个频率段就会填补体系的运算时候，为此频率段的填补和体系的及时性要有必定的折中。

跟着CMOS高频器件和单片微波集成电途 MMIC的映现和操纵，毫米波雷达的本能有了很大的普及，本钱也有所降低，而且雷达的外型尺寸可能做得很小，便于正在汽车上安置。以是，毫米波雷达就成了汽车前视雷达的首选。为了正在高速公途上实时觉察前线的交通淤塞，汽车用毫米波雷达的探测间隔务必正在100m以上；为了掩盖操纵两侧的车道线m；为了不把道途上方的标识和人行天桥也探测进去，上、下方要有与道途的起落相对应的3m操纵的探测幅度。

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