24GHz调频连续波雷达信号处理技术应用
雷达信号处理基础理论与应用
雷达信号处理基础理论与应用雷达信号处理是现代雷达技术的核心,是将雷达接收到的回波信号转换为目标信息的过程。
因此,对于雷达信号处理的理论和应用的研究具有重要的现实意义和应用价值。
一、雷达基础理论1.1 雷达系统基础原理雷达系统的基础原理是通过发射电磁波,在目标物体上产生散射回波信号,并接收并处理回波信号,从而实现目标位置、速度、方位等信息的测量。
雷达系统的核心构成包括发射机、天线、接收机和信号处理器。
其中,发射机产生电磁信号,通过天线发射;接收机接收回波信号,信号处理器对回波信号进行处理后提取目标信息。
1.2 雷达信号理论雷达信号的理论表述是指雷达系统中涉及到各种信号处理算法的基础理论和应用。
雷达信号通常具有高频段、窄带和受干扰的特点,因此需要对信号进行复杂的处理。
雷达信号处理中涉及到的主要理论包括多普勒效应、回波信号分析、信号干扰、雷达成像等。
1.3 雷达系统性能参数雷达系统性能参数通常包括雷达探测能力、定位精度、分辨率、探测距离、反射截面等。
其中,雷达探测能力是指雷达系统可以发现目标的能力;定位精度是指雷达系统可以测量目标在空间中的位置;分辨率是指雷达系统可以将多个目标区分开来的能力;探测距离是指雷达系统可以探测到目标的最远距离;反射截面是指雷达系统接收到的目标回波信号对应的物体截面。
二、雷达信号处理应用2.1 雷达成像雷达成像是一种基于微波辐射的成像技术。
它通过对反射回波信号进行处理,实现目标在三维空间中的图像展示。
在雷达成像过程中,通常需要采用多个角度的发射和接收,以实现更准确的成像效果。
雷达成像技术在军事、航天、地质勘探等各个领域都得到了广泛的应用。
2.2 多普勒雷达多普勒雷达是一种测量目标速度的传感器。
它基于多普勒效应,利用目标运动产生的频移信息,对目标速度进行测量。
多普勒雷达的应用领域非常广泛,包括交通监控、地震预警、气象预报等。
2.3 监测雷达监测雷达是一种通过对目标进行连续观测,实时监测目标的运动和变化的雷达系统。
连续波雷达的应用
目标距离。通常采用的调制信号为三角波或锯齿波。发射信号与回波信号的形状相同,只是
在时间上有一个时间延迟△t,△t与目标距离R的关系可以表示为:
△仁2R/c
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其中C为光速。发射信号与反射信号的频率差即为混频输出后的中频信号频率IF。
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:2005‘全国微渡毫米波会议论文集
I¨卜幽(a)(b)可咀根据简单的几何关系得到表达式
【4]Pollmann,H;Engelmann,R。;Frey,W.;Bosch,B.G, “Load Dependence of
Gunn—Oscillatol-Performance” MTT Nov 1970
[5]Oupta,m.一S:Lomax,R,5.:Haddad,G.I..“Noise Consideratious in Self-Mixing IMPATT-Diode Oscillators for Short-Range Doppler RADAR Applications”MTT Jan 1974
采用单片机构建实时闭环线性校正系统对vco进行线性度的闭环校正可以达到很高的精度线性度可以达到o003o0114结构相对复采用lfmcw雷达机制的实现方式可以分为直接对vco的输出进行线性调制15和对较低频率的vo进行线性调制后与一个较高频率的信号混频后作为发射信号的方式16
2005’全国微波毫米波会议论文集
LFMCW雷达的__|:=作原理和实际应用
1:工作原理
简单的连续波雷达不能够测最距离,对连续波进行调制可以实现这一目的。采用最』1泛
的技术是对载波进行频率调制。
LFMCW雷达的发射信号在每个调频周期内是线性变化,调频周期远远大于最大作用距
【毫米波雷达】雷达频段从24GHz到77GHz,提高分辨率和精度
一、24GHz与77GHz频段比较1、 24GHz频段我们感兴趣的频段见图,24.0GHz到24.25GHz的频段是窄带(NB),带宽为250MHz,常用于工业、科学和医学方面。
其中,24GHz频带还包括一个带宽为5GHz的超宽带(UWB)。
在短程雷达中,24GHz频段的NB和UWB雷达已经应用于传统的汽车传感器上。
通常NB 雷达可以完成盲点检测等简单应用,但在大多数情况下包括超短距离的情况下,由于高频分辨率的需求,需要使用UWB雷达。
但是由于欧洲电信标准化协会(ETSI)和联邦通信委员会(FCC)制定的频谱规则和标准,UWB 频段将很快被逐步淘汰。
2022年1月1日以后,UWB频段将无法在欧洲和美国使用,只有窄带ISM频段可以长期使用。
24GHz频段缺乏宽带宽,再加上新兴雷达应用中对更高性能的需求,使得24GHz频段对新兴雷达没有吸引力,尤其是在当前对自动停车和全景视图感兴趣的汽车领域。
2.、77GHz频段反观77GHz频段,其中76-77GHz频段可用于远程车载雷达,并且该频段有等效同性各向辐射功率(EIRP)的优势,可控制前端远程雷达,例如自适应巡航控制。
该频段在日本和欧洲可用于交通基础设施中的雷达系统,可以完成车辆计数、交通阻塞、事故检测、车速测量和通过检测车辆激活交通灯等任务。
77-81GHz短程雷达(SRR)频段是新加入的频段;这个频段最近在全球监管和行业采用情况方面都获得了显著的吸引力。
同时,该频段可提供高达4 GHz的宽扫描带宽,非常适合需要高范围分辨率(HRR)的应用。
展望未来,大多数24 GHz汽车雷达传感器可能会转向77 GHz频段。
二、77GHz频段在汽车和工业领域中应用的优势接下来主要介绍77GHz频段在汽车和工业领域中应用的优势之处。
优势1:高的距离分辨率和测距精度与24GHz频段下的只有200MHz带宽的ISM频段相比,77GHz频段下的SRR频带可提供高达4GHz的扫描带宽,显著提高了距离分辨率和精度。
调频连续波(FMCW)雷达微波物位计的工作原理
调频连续波(FMCW)雷达/微波物位计的工作原理FMCW是取英文Frequency Modulated Continuous Wave的词头的缩写。
FMCW 技术是在雷达物位测量设备中最早使用的技术。
FMCW微波物位计采用线性的调制的高频信号,一般都是采用10GHz或24GHz微波信号。
它是一种基于复杂数学公式的间接测量方法,由频谱计算出物位距离。
天线发射出被线性调制的连续高频微波信号并进行扫描,同时接收返回信号。
发射微波信号和返回的微波信号之间的频率差与到介质表面的距离成一定比例关系。
如果我们认为被线性调制的发射微波信号的斜率为K,发射信号和反射信号的频率为rf,滞后时间差为rt,发射天线到介质表面的距离为R,C为光速。
那么我们可以得到:rt = 2R/C由于采用的是调频的微波信号,因此我们可得:rf = K×rt;两式合并后,我们得到公式:R = C× rf/2K (公式2)根据公式2,我们可以看到,天线到介质表面的距离R与发射频率和反射频率差rf成正比关系。
信号处理部分将发射信号和回波信号进行混合处理,得到混合信号频谱,并通过独立的快速傅立叶(FFT)变化来区分不同的频率信号,最后得到准确地数字回波信号,计算出天线到介质表面的距离。
实际上,FMCW信号是在两个不同的频率之间循环。
目前市场上的FMCW微波物位计主要以两种频率为主:9到10GHz和24.5到25.5GHz。
采用FMCW原理的微波物位计都具有连续自校准的处理功能。
被处理的信号与一个表示已知固定距离的内部参照信号进行比较。
任何差值会自动得到补偿,这样消除了由温度波动或变送器内部电子部件老化引起的可能的测量漂移。
2.2、脉冲脉冲雷达物位计,与超声波技术相似,使用时差原理计算到介质表面的距离。
设备传输固定频率的脉冲,然后接收并建立回波图形。
信号的传播时间直接与到介质的距离成一定比例。
但是与超声波使用声波不同,雷达使用的是电磁波。
雷达信号处理基础理论研究与应用
雷达信号处理基础理论研究与应用雷达信号处理是一门交叉学科,涉及到数学、物理、电子等多个领域。
其主要研究对象是雷达数据,即通过雷达接收到的回波信号,结合雷达技术以及信号处理技术对其进行分析、处理和识别,实现对目标的探测、跟踪和定位。
雷达信号处理的基础理论主要包括信号检测、参数估计和目标识别等方面。
其中,信号检测是雷达信号处理的基础,其研究的是如何在噪声背景下有效地识别目标回波信号,并提取出其中的信息。
在信号检测中,常用的指标有信噪比、虚警概率和漏警概率等,其目的是在尽可能保持目标检测正确率的同时,尽量减小误检率和漏检率。
参数估计是雷达信号处理中比较重要的一环,其研究的是如何从雷达接收到的信号中提取目标的相关参数。
雷达信号中的目标参数主要包括目标的距离、速度和角度等方面,常用的方法有FFT、MTI、FMCW等。
此外,由于雷达信号经常会因为多径效应、杂波干扰等因素而变形,所以参数估计还需要进行补偿或去除,以得到准确的目标参数。
目标识别是雷达信号处理中的核心问题之一,其研究的是如何从接收到的雷达信号中判断目标的种类、性质以及状态。
常用的目标识别方法有基于统计特征的方法、基于模式识别的方法以及神经网络等。
这些方法可以通过对目标回波信号的幅度、相位、波形等无穷多的方面进行分析来实现目标的识别。
除了基础理论研究外,雷达信号处理在实际应用中也发挥了重要的作用。
在军事、民用、环保、医疗等领域,雷达信号处理技术都有广泛的应用。
在军事领域中,雷达信号处理是实现军事情报、指挥控制以及武器装备识别等任务的基础。
通过对雷达信号的处理,可以实现对飞机、导弹、舰船等目标的探测、跟踪和定位,为军队的战术决策提供强有力的依据。
在民用领域中,雷达信号处理技术也有广泛的应用。
例如,在气象探测、地震勘探、航空、交通、导航、测绘等领域中都有用到雷达信号处理技术,为相应的工作提供重要的技术支持。
在环保领域中,雷达信号处理技术也有重要的应用。
24GHZ雷达传感器常见运用
瑞士RFbeam24GHZ雷达传感器,选用国际通用ISM频段,采用平面微带技术设计,具有CW/FMCW/FSK/Monopulse四种通用模式,可以用来测量物体的运用速度、运动方向、相对于雷达中轴线的角度等。
机场、酒店自动门感应器、智能灯控是微波传感器目前最为简单的运用之一,低廉的价格、良好的耐候性(不受温度气流灰尘等影响)保证其得到大规模使用。
利用多普勒原理探测运动物体、FMCW原理探测静止物体的带VCO的低成本模块K-LC1a更得到了广泛关注,相比较于传统的单多普勒模块,带VCO的升级版多了检测方向和距离的功能,在智能广告牌、停车位检测等方面得以运用,并且取得不错效果,完全可以替代超声波+多普勒微波传感器,用一个模块解决多个问题。
安全防护和及汽车电子是当前吸引投资人、生产商和消费者最感兴趣的话题,在这些领域应用运用24GHZ雷达传感器你可以实现变道辅助系统、汽车ACC巡航系统、汽车停车辅助系统、汽车防撞系统、有人自动报警系统等功能。
成本从几十元到几千元的解决方案都有,为用户和厂商提供各式各样的运用可行性。
已有厂家将24GHZ雷达传感器K-LC3型号应用于汽车安防上,其主动探测汽车门窗的开启运动,避免了现有报警器受外界影响而误报扰民的通病,不受普通无线干扰器影响无漏报,其停车时对车内的主动探测。
还能避免因人们疏忽大意对遗留在车内的小孩和宠物造成的窒息风险。
24GHZ雷达传感器在车内使用,其主动探测车门窗在停车时的运动变化避免了普通汽车报警器在后装市场需要改动原车电路而造成的隐患,不需专业人员安装,自主安装,其耗电极低(供电:5V,电流:35毫安)对原车电瓶几乎无影响。
当今中国雾霾严重的大环境下,怎么样有效的管理交通路况成为一大难题,我们很难通过视频去检测车流量来进行有效疏导交通,这个时候微波车流量雷达就起到了很好的作用,传统的车流量雷达普遍体积大、价格高、除了雷达本身的因素外,价格也成为车流量雷达难以大量普及的重要因素,而我们现在可以采用K-LC6雷达传感器,大大降低了雷达成本,在十字路口红绿灯控制、城市道路车流量分段统计/智能控制上面可以得到很好的运用。
24GHz雷达高线性数字调频源设计
• 203•24GHz雷达高线性数字调频源设计广东工贸职业技术学院 浙江大学深圳研究院 钟催林浙江大学深圳研究院 李振林广东工贸职业技术学院 曾洁琼【摘要】本文设计了一个基于PLL实时跟踪DDS产生高线性调频源的技术方案,并通过实验得到验证。
简要介绍该方案的主要技术指标以及高线性数字调频源的具体设计过程,论述在设计过程中的重点和难点,并提出相应的解决方案,最终达到了各项技术指标。
【关键词】高线性;调频源;相位噪声;杂散1.引言数字式频率合成技术 (DDS)作为一种新的频率合成技术,将先进的数字信号处理理论与方法引入信号合成领域,DDS技术实际就是数字信号处理中信号综合的硬件实现的问题,即根据给定的信号的幅度、频率、相位等参数,产生所要求的信号,所以 DDS技术的关键是信号参数到信号波形变换的实现。
在 DDS系统中,信号用数字方法产生,可提供对信号相位、幅度和频率的数字控制,从理论上能以任何方式合成任意一个波形,且 DDS以其固有的良好的宽带特性,良好的幅度控制特性,在现代电子器件、通信技术、目标识别雷达、卫星通信等领域有着广泛的应用前景。
图1 本振源设计原理图2.主要技术指标该部分主要是针对基于PLL跟踪DDS输入参考信号的高线性数字调频微波信号源的研究。
该数字调频源的技术指标如下:工作频率范围:12~12.15GHz;工作带宽:150MHz;调制周期:400μs;频率步进:0.1kHz;步进时间:32ns;输出功率:≥7dBm;相位噪声:≤-76dBc/Hz@10kHz;杂散:≤-55dBc。
其原理框图如图1所示,D D S的参考输入频率为50M H z,经内部PLL锁相电路倍频到250MHz作为采样时钟,输出频段为50~50.625MHz的三角形调频源。
锁相环的分频比N/R为240,可得锁相端输出信号为12~12.15GHz,功率为7dBm的线性扫频信号源。
由于本项目中需要使用单片机控制DDS和锁相芯片,考虑到系统体积以及芯片引脚控制的需要,本项目采用一个单片机同时控制DDS 和锁相芯片。
基于小波包的24 GHz LFMCW雷达测距方法
Ne w r a n g i n g me t ho d f o r 2 4 GHz LFM CW r a d a r ba s e d o n wa v e l e t pa c k e t
TA N Xi a o — he n g,ZH O U Shu a i , H U A NG Zhe n — l i n
wh i c h i s b a s e d o n t h e l i n e a r f r e q u e n c y mo d ul a t i o n c o n t i n u o u s wa v e( LFM CW )t e c h n i q u e ,a n e w r a n g i n g me t h o d i s p r o p o s e d b y c o mb i n i n g wa v e l e t p a c k e t a n a l y s i s wi t h f a s t Fo u r i e r t r a n s f o r m ( F FT)a l g o r i t h m. Th e i mp t e me n
Ab s t r a c t :On e o f t he mo s t i mp o r t a n t f a c t o r s t h a t a f f e c t t h e r a n g i n g r a n g e o f a mi l l i me t e r — wa v e r a d a r i s t h e f a s t f a d i n g o f s i g n a l s i n t h e mi l l i me t e r wa v e b a n d . To i n c r e a s e t h e e f f e c t i v e r a n g e o f t h e mi l l i me t e r — wa v e r a d a r ,
调频连续波雷达测距原理
调频连续波雷达测距原理一、引言调频连续波雷达是一种常用的测距技术,它通过发射一段频率不断变化的信号,并接收回波信号进行处理,实现对目标物体的距离测量。
本文将详细介绍调频连续波雷达的原理及其实现过程。
二、调频连续波雷达原理1. 原理概述调频连续波雷达是利用高频电磁波与目标物体相互作用的原理进行测距。
它通过发射一段连续变化的高频信号,并接收回波信号,通过计算发射信号与回波信号之间的时间差和相位差,从而得到目标物体与雷达之间的距离信息。
2. 发射信号调频连续波雷达采用一段带宽较大、中心频率不断变化的信号作为发射信号。
这种信号被称为“调频连续波”(Frequency Modulated Continuous Wave,简称FMCW)。
3. 回波信号当FMCW信号遇到目标物体时,会被反射回来形成回波。
这个回波包含了目标物体与雷达之间的距离信息。
4. 时域处理接收到回波信号后,调频连续波雷达会对其进行时域处理。
具体来说,它会将发射信号与回波信号进行匹配,并计算它们之间的时间差和相位差。
5. 频域处理在进行时域处理之后,调频连续波雷达还需要进行频域处理。
具体来说,它会将时域信号转换成频域信号,并通过傅里叶变换等算法进行分析和处理。
6. 距离测量通过对发射信号与回波信号的时间差和相位差进行计算,调频连续波雷达可以得到目标物体与雷达之间的距离信息。
具体来说,距离可以通过以下公式计算得出:d = c * (Δt / 2)其中,d表示目标物体与雷达之间的距离;c表示光速;Δt表示发射信号与回波信号之间的时间差。
三、调频连续波雷达实现过程1. 发射器部分调频连续波雷达的发射器部分主要由一个带有可变中心频率的VCO (Voltage Controlled Oscillator)和一个功率放大器组成。
其中,VCO负责产生一段带宽较大、中心频率不断变化的信号,功率放大器则负责将这个信号放大到一定的功率水平。
2. 接收器部分调频连续波雷达的接收器部分主要由一个低噪声放大器、一个混频器、一个带通滤波器和一个ADC(Analog-to-Digital Converter)组成。
24GHz FMCW雷达收发器芯片组的特点与应用介绍
24GHz FMCW雷达收发器芯片组的特点与应用介绍本文介绍了适于汽车和工业传感器应用的24GHz FMCW雷达收发器芯片组,ADF5904搭配IC (发射机ADF5901芯片和ADF4159 PLL)使用兼具高性能相位噪声、输出功率和高速斜坡能力,使该器件针对传感器具有更低的噪底性能。
ADF5904:4通道、24GHz接收机下变频器MMICADF5904集成式多通道接收机下变频器具有10dB噪声系数性能,优于竞争型对手器件3dB。
该器件功耗低50% ,采用小型、性价比高的5mm×5mm LFCSP塑料封装。
该器件的四个片内接收通道采用简单的单端连接与四个独立天线相连,从而简化了射频传输线设计和PCB布局布线,同时缩小了电路板尺寸。
接收机下变频器可同时直接放大并转换4路24GHz接收机信号,以产生高质量、高幅度基带信号或降低频率信号,以便轻松连接ADI 4通道模数转换器或模拟前端(AFE)。
ADF5904还提供集成式温度传感器,无需使用分立式检测元件,这些元件原本可能需要在系统装配和测试期间占用额外的时间与资源来校准。
ADF5904针对采用数字波束成形的多通道接收机高频应用设计,如汽车ADAS雷达、微波雷达传感器和工业雷达系统,在这些应用中,能效正在成为越来越重要的系统级设计考虑因素。
ADF5904 24GHz接收机具有同类一流的接收机灵敏度,相比竞争型RF IC技术整体功耗更低,因而适合此类应用以及其它传感器应用。
主要特性4 个接收通道,接收机通道增益:22dB;噪声系数:1 0 d B ,P 1 d B :-10dBm;功耗:0.5mW(全部4个通道开启);LO输入范围:-8dBm至+5dBm;接收机至IF隔离:30dB;RF信号带宽:250MHz;。
调频连续雷达回波信号3dfft处理原理
调频连续雷达(FMCW Radar)是一种常用的雷达工作模式,它通过不断调节发送信号的频率来实现对目标回波信号的接收与处理。
在雷达的应用中,回波信号处理是一项十分重要的工作,它可以通过一些信号处理算法来提取出目标的位置、速度等信息。
其中,3DFFT处理是一种常用的信号处理算法,它可以将时域信号转换为频域信号,并进一步提取出有用的信息。
本文将详细介绍调频连续雷达回波信号的原理,重点讨论3DFFT处理的工作原理及其在雷达应用中的意义。
一、调频连续雷达回波信号的基本原理1. 发射信号的特点调频连续雷达是一种采用连续波进行测距的雷达系统,在工作时会持续向目标发送一定频率范围内的信号。
这种信号的频率不断变化,在短时间内可以覆盖一定的频率范围,这就是所谓的调频信号。
2. 目标回波信号的接收当调频信号遇到目标后,会发生回波现象,接收到的信号呈现出一定的频率变化规律。
这种频率变化可以提供目标的距离信息。
3. 回波信号的处理为了提取目标的距离、速度等信息,需要对回波信号进行一定的处理。
信号处理算法可以将时域的回波信号转换为频域的信号,并从中提取出有用的信息。
二、3DFFT处理原理1. 3DFFT算法概述3DFFT(Three-Dimensional Fast Fourier Transform)是一种将三维数据从时域转换到频域的算法。
在雷达应用中,回波信号可以看作是一个三维数据,分别是时间、频率和幅值。
通过3DFFT处理,可以将这些数据转换为频域中的三维数据,从而方便进行进一步的分析和处理。
2. 3DFFT处理的步骤(1)数据预处理在进行3DFFT处理之前,需要对回波信号进行一定的预处理,包括滤波、去噪、补零等操作,以保证处理的准确性和可靠性。
(2)时域数据转换将时域中的三维数据通过快速傅里叶变换(FFT)算法转换为频域中的三维数据,其中时间维对应频谱的一维,频率维对应频谱的另一维,幅值则对应频谱的幅度。
(3)频域数据处理对频域中的数据进行进一步处理,包括频谱分析、目标提取、参数计算等操作,以得到目标的具体信息。
24ghz雷达使用频率约束条件
在24GHz频段,雷达系统通常需要考虑以下约束条件:
1. 频率资源限制:24GHz频段是有限的,各国对24GHz频段的使用都有相应的规定和限制。
因此,雷达系统在设计时应遵守当地的频率管理法规和相关标准,以确保其合法合规使用。
2. 电磁干扰:随着各种无线通信技术的发展,24GHz频段的使用越来越拥挤,电磁干扰问题也日益突出。
雷达系统应充分考虑周围环境的电磁环境,合理选择发射功率、频率和波形,以减少对其他系统的干扰。
3. 灵敏度要求:对于雷达系统来说,灵敏度是一个重要的性能指标。
在24GHz频段,目标的反射面积较小,因此需要较高的灵敏度才能更好地检测目标。
4. 分辨率要求:雷达系统的分辨率决定了其能够区分目标的能力。
在24GHz频段,由于波长较短,分辨率要求较高,需要采取相应的技术措施来提高分辨率。
5. 环境适应性:24GHz频段的电磁波传播特性与低频段有所不同,需要考虑环境因素对雷达系统性能的影响。
例如,在植被覆盖区域,雷达系统的性能可能会受到影响。
因此,需要在系统设计时考虑环境适应性。
综上所述,24GHz雷达系统在设计和使用时应充分考虑频率资源限制、电磁干扰、灵敏度要求、分辨率要求以及环境适应性等因素,以确保其性能和合法合规使用。
24GHz雷达传感器的运用电路图
24GHz雷达传感器的运用电路图本产品可广泛应用于类似自动门控制开关、安全防范系统、ATM自动提款机的自动录像控制系统、火车自动信号机等,需要自动感应控制的场所。
这是一种标准的24GHz雷达传感器,这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点:1、非接触探测;2、不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响,适合恶劣环境;3、抗射频干扰能力强;4、输出功率仅有10mW,对人体构不成危害;5、远距离:探测范围超过20米。
多普勒原理简介:多普勒理论是以时间为基础的,当无线电波在行进过程中碰到物体时,该电波会被反射,反射波的频率会随碰到物体的移动状态而改变。
如果无线电波碰到的物体的位置是固定的,那么反射波的频率和发射波的频率应该相等。
如果物体朝着发射的方向移动,则反射回来的波会被压缩,就是说反射波的频率会增加;反之,当物体朝着远离发射的方向移动时,反射回来的波的频率会随之减小,这就是多普勒效应。
这种现象在日常生活中会经常遇到,比如一辆鸣笛的警车从你身边高速通过时,你听到的声音的频率是变化的:当警车高速接近你的时候,(与静止声源相比)声音传输的时间缩短,频率升高。
当警车远离你的时候,声音的传输时间拉长,频率降低。
应用实例一:自动门控制、ATM提款机自动录像控制本电路作用距离4-15米连续可调,和热释电红外探测器相比,具有抗强光干扰,探测距离远,不受温、湿度影响等优点。
电路原理简述:图中U1是微波感应探测器模块,通过K202,K203,R202,R219向模块提供2kHz 的脉动电源(能产生频率为2khz 高电平宽度为20uS的电路很多,如使用反向器CD4069、lm555 等),K201在U1起作用期间导通,把U1输出的反应物体移动的低频信号选通输出,C202为采样保持电路,保证信号的连续和完整。
由LM358组成的两极低通放大电路把U1的输出放大,在LM358的1脚输出。
可调电阻R213 用于调整一级放大器的增益,调整R213的大小可以调整探测距离。
射频信号处理技术在雷达系统中的应用研究
射频信号处理技术在雷达系统中的应用研究引言:雷达系统是一种被广泛应用于军事、民用领域的探测和测量技术,它通过射频信号的处理来实现对目标的探测、跟踪和测量。
射频信号处理技术在雷达系统中起到了重要的作用,本文将从信号采集、信号压缩、信号重构、目标识别等方面对射频信号处理技术在雷达系统中的应用进行研究。
一、信号采集雷达系统中的信号采集通常需要对射频信号进行采样和模数转换。
在雷达系统中,射频信号的频率范围较大,所以需要对信号进行频率变换和滤波处理,以满足数字化和后续信号处理的要求。
射频信号处理技术能够有效地对信号进行滤波和抽取,以提高采样率和信号的质量。
二、信号压缩雷达系统中的信号压缩是为了提高目标探测的性能。
由于雷达系统所接收的回波信号通常具有较大的带宽,这样会增加信号处理的复杂性和计算量。
射频信号处理技术可以通过对信号进行调制和解调,以及应用压缩算法对信号进行压缩,减小信号的带宽和功率,从而提高目标探测的性能。
三、信号重构雷达系统中的信号重构是为了获取目标的信息。
在雷达系统中,目标的特征信息通常编码在回波信号的相位、振幅和频率等方面。
射频信号处理技术能够对回波信号进行解调和解调,以重构出目标的特征信息,从而实现目标的识别和测量。
四、目标识别雷达系统中的目标识别是为了区分不同目标并提供目标的特征信息。
射频信号处理技术可以对目标的回波信号进行特征提取和匹配,以实现目标识别和分类。
通过射频信号处理技术,可以识别出目标的形状、速度、距离等信息,辅助雷达系统对目标的跟踪和监测。
结论:射频信号处理技术在雷达系统中的应用研究对提高雷达系统的性能和准确度具有重要意义。
通过信号采集、信号压缩、信号重构和目标识别等方面的技术,射频信号处理能够提高雷达系统的信号质量,减小信号的带宽和功率,提取目标的特征信息,提高目标的识别和测量的准确度。
因此,射频信号处理技术在雷达系统中的应用研究具有广阔的发展前景。
基于24 GHz连续波多普勒雷达能量密度分布的非接触式睡眠动作检测
基于24 GHz连续波多普勒雷达能量密度分布的非接触式睡
眠动作检测
李佳程;徐玉;翁知翔;唐震洲
【期刊名称】《传感技术学报》
【年(卷),期】2024(37)4
【摘要】睡眠动作是反映睡眠质量的重要生理指标。
现有基于雷达的睡眠动作检测方法主要根据雷达信号原始能量的变化检测睡眠动作。
由于不同目标动作幅度的不同会导致能量变化的差异,这些方法在检测不同目标的睡眠动作时准确率受限。
为提高睡眠动作检测的准确率,提出了一种基于雷达能量密度分布的睡眠动作检测方法。
首先,提出基于连续波多普勒雷达能量密度分布的检验统计量特征和显著性水平特征;随后基于上述特征引入XGBoost模型实现睡眠动作检测;最后,通过多种环境下的真实实验验证算法的有效性与鲁棒性。
实验结果表明,所提出的检验统计量特征和显著性水平特征可以在降低训练样本需求的同时有效提高准确率,在多种环境下均能达到95%以上的检测准确率。
【总页数】8页(P723-730)
【作者】李佳程;徐玉;翁知翔;唐震洲
【作者单位】温州大学计算机与人工智能学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.95
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工业和信息化部关于发布24GHz频段短距离车载雷达设备使用频率的通知
工业和信息化部关于发布24GHz频段短距离车载雷达设备使用频率的通知文章属性•【制定机关】工业和信息化部•【公布日期】2012.11.19•【文号】工信部无[2012]548号•【施行日期】2012.11.19•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】通信业正文工业和信息化部关于发布24GHz频段短距离车载雷达设备使用频率的通知(工信部无〔2012〕548号)为提高我国车辆的道路行车安全,满足汽车电子设备对无线电频谱资源的需求,根据我国无线电频率划分规定及频谱资源使用情况,经研究,将24.25-26.65GHz频段规划用于24GHz短距离车载雷达设备的使用。
具体事宜通知如下:一、24GHz短距离车载雷达设备的射频要求:(一)使用频率: 24.25-26.65GHz;(二)发射信号带宽(-10dB带宽)至少500MHz;(三)发射信号的等效全向辐射功率谱密度限值符合要求(详见附件1);(四)窄带杂散辐射限值符合相关要求(详见附件2)。
二、根据《中华人民共和国无线电频率划分规定》对有关射电天文业务保护的有关规定,在我国北京密云天文台、新疆乌鲁木齐南山天文台、上海佘山天文台、青海德令哈天文台等射电天文台址周围5公里范围内,禁止使用24GHz短距离车载雷达设备。
三、24GHz短距离车载雷达设备按微功率(短距离)无线电发射设备进行管理。
设备投入使用前需获得工业和信息化部核发的无线电发射设备型号核准证。
四、24GHz短距离车载雷达设备使用时,不得对其他无线电业务电台产生无线电干扰,也不得对其他无线电业务电台提出干扰保护要求。
特此通知。
附件1:发射信号的等效全向辐射功率谱密度限值附件2:窄带杂散辐射限值工业和信息化部2012年11月19日附件1:附件2:窄带杂散辐射限值。
HR-RLS-167资料
正常工作模式,12V 工作电压供电,工作电流 ≤ 150mA 低功耗(休眠)模式,工作电流 ≤ 1mA
-40 ~ 70 ℃ IP66 100×100×40(mm) 前盖赛钢,后盖铝合金
深圳市华儒科技有限公司
SHENZHEN HUARU TECHNOLOGY CO.,LTD.
版本 V 1.2
产品手册 -3-
3 技术参数
电性参数说明
参
数
测量范围
测量精度
分辨力
响应时间
测量间隔
数据格式
通信接口 * 天线样式
发射频率
发射功率
工作电压
工作电流
工作温度 防护等级 尺寸(长×宽×高) 外壳材料
说明: 通信接口,预留 SDI-12。
说
明
1.5 ~ 40m ≤±1cm 4mm 300 ~ 20000ms,默认 2000ms 1 ~ 480min,默认 1min 115200(默认),8,n,1;波特率可调 RS-232(默认)/ RS-485 / 4-20mA 电流环 平面微带阵列天线, 11°× 11° 24.005 ~ 24.245GHz 20dBm +7~28V DC
雷达水位计 HR- RLS-167
产品手册 V 1.2 2014.07
目录
1 产品简介 ...................................................................................... - 1 2 关键技术 ...................................................................................... - 2 3 技术参数 ...................................................................................... - 3 4 电气连接 ...................................................................................... - 4 5 产品安装 ...................................................................................... - 5 公司信息 ............................................................................................ - 6 -
基于FMCW的军用目标预警系统的研制
基于FMCW 的军用目标预警系统的研制研究目的:FMCW ,即调频连续波。
同脉冲Doppler 制式相比,FMCW 有显著的优越性:节省发射功率,信号处理较简单及造价低。
毫米波FMCW 有着微波、红外和光学系统所不可比拟的优越性,截获概率低,地面杂波低,并能工作在恶劣的气候。
其调制很容易通过固态发射机实现。
利用FMCW 研制军用目标预警系统,通过水平方向的全向性天线发射连续微波信号并进行扫描接受返回信号,利用收发信号频率差与到介质表面距离成正比的关系以及多普勒效应,迅速测出目标位置与运动速度,再通过信号数据的采集与目标识别确定目标类型,最后对进行打击达到摧毁敌人的目的。
FMCW 技术被广范用于军用雷达或者汽车防撞雷达研究内容:此次研究的军用目标预警系统主要就分为六个部分:天线,收发前端,低信噪放大器,最大探测距离的计算,信号数据采集器,目标识别算法。
其中天线和目标识别算法是主要研基于FMCW 军用预警系统的基本组成框图1.天线该预警系统要求系统能探测到各个方向的目标,用到的天线应为水平方向的全向性天线,全向天线,即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,也就是平常所说的无方向性。
一般情况下波瓣宽度越小,增益越大。
全向天线在通信系统中一般应用距离近,覆盖范围大。
增益一般在9dB 以下 。
下图所示为全向天线的信号辐射图。
全向天线的辐射范围比较象一个苹果。
天线实质上就是无线电通信中的辐射源,是实现无线通信的基本元件。
天线:用金属导线,金属面或者其他介质材料做成一定形状,架设在空间,用来发射或者接受无线电波的装置。
天线的本质是一种特殊能量转换系统。
发射天线将高频电流转换成电磁波;接收天线将电磁波转换成高频电流传给接收机。
收发天线的可逆性是指用来接收和发射无线电波的原理工作特性,方向性完全相同。
一般收、发共同用一根天线。
不过天线的信号发射距离还是会受到外界环境的影响(比如天气的变化),因此,为了能使探测距离不容易受到影响,需要根据当时的环境状况来调整天线的发射功率,气候恶劣时应提高发射功率。
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24GHz调频连续波雷达信号处理技术应用作者:王明刚
来源:《电子技术与软件工程》2018年第15期
摘要
随着我国经济社会的不断发展,雷达在居民领域中的应用已经越来越广泛。
其中24GHz 调频连续波(FMCW)雷达在汽车防撞、自适应巡航控制以及交通监管等方面均有着广泛的应用随着毫米波器件及电路等技术的提升,为毫米波的推广和应用也提供了重要的技术支持。
下面本文针对24GHz调频连续波(FMCW)雷达应用进行阐述,分析信号处理技术在设备运行中的应用效果及功效,研究设计了CA-CFAR电路,促进24GHz调频连续波(FMCW)雷达信号处理水平的提升。
【关键词】24GHz调频连续波信号处理技术技术应用
调频连续波(FMCW)雷达技术主要是对连续进行的频率进行控制,根据发射信号及回波信号的频率差值,根据计算得出的最终相位差对某一特定的目标信息进行获取。
调频连续波(FMCW)雷达技术在实践中的应用具有其自身显著优势,如,高距离分辨率,能保证雷达发生和接收机同时工作,避免信号接收的遗漏,信号接受更加具有持续性和目标性。
在一定的噪音下,该技术还能对大范围内的信号带宽和脉冲雷达进行捕捉,信号发射的功率低,并且安全度高,不容易被截获,避免轻易泄露问题。
因此,调频连续波(FMCW)雷达信号处理具有重要的意义,全面进行信号处理技术的研发,是实现该技术推广和应用的关键。
1 24GHz调频连续波(FMCW)雷达系统构成
FMCW雷达系统主要是由三个部分构成,信号发射和信号接收以及信号出力三个部分构成,而三者之间的加强衔接和联系主要是后端处理,主要是对三角波发生器、AD采集以及信号出力等部分进行作业处理。
一般将系统按照功能模块进行划分,将系统分为几个功能模块,即天线部分、T/R组件以及信号处理功能模块。
这几部分是系统主要构成,每一个部分都具有其独立的功能,且各个功能构成一个完整、可靠的安全系统,结构图详见图1。
2 24GHz调频连续波(FMCW)雷达信号处理技术应用
2.1 差拍信号分析
FMCW雷达中载波的频率是由三角波幅度大小决定的,工作中,当时间和频率信号对应时,此时的三角形变化发射信号会辐射到整个空间,当遇到目标后,会反射,接收信号和发射信号相比,有一个是相对延迟的;然后经过混频后,比较频率之差,从而得出最终的差拍信号,即可以通过信号处理得出最终目标的举例和速度。
根据FMCW雷达工作原理,接收和发
射之间的延迟公式,当目标处于静止时,将错拍信号的频率f i在上升沿和下降沿处于一致状态,最终得出:
式(1)中,B表示调制带宽,T为信号周期,c为光速,r为目标距离。
在t时刻,目标与雷达站距离r(t)则表示为r(t)=r-vt。
最终可以得出r为:
通过公式计算最终可以得出,差拍信号的多普勒位移频率,计算得出最终的目标距离速度信息。
2.2 回波信号处理
在FMCW雷达系统中,除了有差拍信号处理,回波信号的处理也是一个重要方面。
在回拨信号分析方面,主要是对信号的瞬时频率进行计算,当确定信号的位置时,通过对多个的目标情况进行分析,建立最终详细的信号分析模型,在模型中,设定系统处于信号接收状态,随着上升沿阶段的变化,发出的信号瞬时频率也会随之发生改变,最终可以计算得出瞬时赋值。
在一个固定时间,设定a信号的振幅,初始相位为0,当目标信号反射回来时,可以得出瞬时信号的赋值。
可见,在FMCW雷达系统中,按照三角波调制的基本原则,对回波信号和差拍信号进行回拨信号分析,差拍信号在单个频率信号下,能通过计算对频率进行变换,从而得到目标距离和速度,实现系统的线性控制。
回波信号和差拍信号联合,构成一个完整的24GHz 调频的FMCW系统,对波形的具体设计具有指导意义。
3 24GHz调频连续波(FMCW)CFAR的电路设计
在整个系统构成中,不同的CFAR检测方法,能最终确定不同的检测门限,从而根据最终的恒虚警检测,将被处理的干预的已知分布的未知参数进行评估,通过评估结果,并且结合最终的参数变化的自适应数据,完成一个简单电路的信息采集结构设计,获得最终的恒定调控信号处理数值。
如图2所示,根据CA-CFAR算法设定原理图,对单元区间内的最终回拨信号处理集成过程进行仿真模拟。
根据图2,采用自适应的领近单元的平均虚景,其中的T=K.μ,k表示虚警情况下,在领近单元区间内产生的信号干扰,从而统计能计算得出特性确定的常数,μ则是被处理干扰的平均电平,通过检测单元实时的干扰平均值评估,最终可以得出不同的检测点数,并且获得最终的回波信号的实施距离谱线。
通过实时数据处理和检测,得出时间段回波信号波长折线图,详见图3。
通过检测时间段内的谱线,采用固定长度的滑窗,对波长的谱线进行采集,并且实现单元区间保护,分别计算得出平均值,作为杂波均值进行估计。
在处理边缘谱线时,应该根据前后的8根谱线决定最终的距离们限数,从而得出最终的门限系数K和阀值T,最终在分布波下,能对回波信号进行处理,并得出最终的结果。
从图3中可以看出,三根目标周围的噪声及杂波处理分辨出来后,能进行准确的恒虚警处理,从而达到理想的FMCW雷达目标检测的结果,
提升信号处理的整体精准度。
基于24GHz调频连续波雷达信号处理技术是一种线性调控,通过天线采用收发分置,能对实际的距离们的波长和波形等进行距离检测,发射功率也随之增强,整体的发射天线泄露到文件接收天线的功率也会随之增加,从而对整体工作进行调控,使得整个作用距离拉近,减少了信号在传递过程中的干扰,从而实现目标与雷达相对运动,产生一种距离一速度耦合现象,最终能降低距离测量的误差,提升参数估计整体的准确性。
4 结束语
综上,调频连续波(FMCW)雷达的技术的应用已经越来越普遍,该技术在实践中的应用也越来越广泛。
而24GHz自适应巡航控制系统,系统信号和数据处理具有重要的意义,加强信号处理,能获取更多的信号,并且确保信号传递的安全性和时效性。
我国在24GHzRMCW 雷达技术方面的应用已经逐渐起步,且经过多年研究,已经逐渐成熟。
在当前大数据、互联网、信息共享时代到来之际,加强系统信号处理,提升信号传递安全性,是一项重要的研究课题和内容。
相关技术人员一定要注重迎合时代需求,在推动该技术不断推广和应用时,还应该不断加强信号处理技术的研发,全面提升采样和信号处理整体的作业水平。
参考文献
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