TI单芯片毫米波雷达代码走读:目标检测与数据处理算法

本文深入解析TI单芯片毫米波雷达的代码,关注目标标记和数据流控制算法。目标标记算法结合波束形成和跟踪实现目标识别与跟踪,数据流控制算法确保数据实时准确。

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介绍
毫米波雷达技术在目标检测和跟踪领域中具有广泛应用。TI(德州仪器)的单芯片毫米波雷达解决方案提供了高精度的目标检测和数据处理功能。本文将深入了解TI单芯片毫米波雷达的相关代码,重点关注目标标记与数据流控制算法。

目标标记算法
目标标记算法用于识别和跟踪雷达探测到的目标。TI单芯片毫米波雷达通过使用波束形成和目标跟踪算法来实现目标标记。以下是一个示例代码片段,展示了目标标记算法的实现:

// 初始化目标跟踪器
Tracker tracker;
tracker.init();

// 接收雷达扫描数据
RadarScan scanData = receiveRadarScan
本文以车载防撞雷达为研究背景,针对毫米波雷达多目标检测和参数估计算法中的一些关键技术展开研究,并设计了一种低复杂度的毫米波车载雷达信号处理模块,应用于24GHz汽车前防撞雷达系统。首先,阐述了毫米波雷达的研究背景及意义,介绍国内外研究现状,主要包括产品级研究进展和毫米波雷达关键技术研究进展,对不同体制连续波雷达测距测速原理进行了详细推导,为后续研究和仿真提供了理论基础。其次,研究了毫米波线性调频连续波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave,LFMCW)雷达中的多目标配对和速度解模糊算法。首先,针对现有变周期三角波LFMCW雷达利用容差函数进行多目标配对方法在目标数较多时算法复杂度较高的缺点,提出一种利用先验信息压缩频率配对空间的多步配对算法,降低配对复杂度。然后,针对现有锯齿波LFMCW雷达多重脉冲重复频率(Pulse Recurrence Frequency,PRF)解速度模糊算法复杂度高、鲁棒性差等缺点,提出一种改进算法,该算法根据模糊速度计算可能的速度值,得到对应的慢时间维离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)因子及其频谱幅度值,最大频谱幅度值对应的速度值即为不模糊速度,极大降低了解模糊算法复杂度。然后,研究了恒虚警概率(Constant False Alarm Rate,CFAR)检测算法。在分析恒虚警概率检测目标遮蔽和自遮蔽效应形成原因的基础上,提出了一种能够自适应改变噪声电平估计样本的改进CFAR算法,该算法在CFAR检测过程中加入一个反馈操作,当某一频谱单元存在目标时,用估计得到的噪声功率电平代替该频谱单元值,减小对后续频谱单元噪声功率电平估计的影响,从而减小目标遮蔽自遮蔽效应。针对二维CFAR算法,根据雷达速度计算不同距离单元的静止杂波所处的速度单元,将二维平面划分为噪声区杂波区,对不同区域采用不同的CFAR准则进行检测,在保证虚警概率的前提下提高目标检测概率。最后,针对变周期三角波车载防撞雷达帧结构层次不清,实用性差的问题,提出一种多层次、低复杂度的帧结构及其设计方法,以采样间隔为最小时间单位更有利于系统同步,采用固定长度的子时隙和时隙时间使帧结构更加简单,降低硬件实现成本。利用现有系统硬件结构进行虚拟阵列的设计,通过调整发射天线间距并采用时间分集方式形成具有更大孔径的虚拟接收阵列,获得更高的波束成形增益。在此基础上,设计一种低复杂度的信号处理模块,该模块由信号预处理、波束成形、CFAR检测和多目标配对等子模块组成,并在ADSP-BF707平台上进行实现,应用于24GHz汽车前防撞雷达系统。实测结果显示,该模块算法能够实现目标检测参数估计功能。
### TI 毫米波雷达数据处理流程 #### 1. 配置初始化阶段 在启动数据采集之前,需先配置并初始化TI毫米波雷达设备。这一步骤涉及设置工作参数以及发送必要的配置命令(CFG指令),以确保雷达按照预期的方式运行[^1]。 #### 2. 实时数据采集过程 一旦完成上述准备工作,则可通过MATLAB界面中的相应控件触发实际的数据获取操作。具体而言,此过程中会利用到开发板内置的串口通信机制来持续不断地接收来自传感器端传回的信息流,并将其暂存于本地缓冲区内等待进一步分析处理。 #### 3. 数据解析环节 接收到原始信号之后,接下来的任务是对这些未经加工过的数值序列执行解码动作。鉴于TI官方规定了特定的数据格式——即采用16位二进制补码表示法保存测量结果,在读取时应当遵循相应的规则进行转换计算;此外还需注意区分两种不同的排列方式(交错模式vs非交错模式)[^2]。 #### 4. 后期数据分析及应用 经过初步解释后的有用信息可被用于后续更深层次的研究当中去,比如目标检测、速度估计或是距离测定等功能模块的设计实现。此时可以根据项目需求选取合适的算法模型来进行特征提取和识别分类等工作。 ```matlab % 假设已获得一组经由串口传输过来的原始字节数组rawData function processedData = processData(rawData, mode) % 将byte数组转化为int16类型的向量 intValues = typecast(uint8([flipud(reshape(rawData', [], 2))]), 'int16'); if strcmp(mode,'interleaved') % 对于交错模式下的特殊处理逻辑... elseif strcmp(mode,'non-interleaved') % 处理非交错模式下得到的结果... end processedData = intValues; end ```
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