TI AWR1642 学习笔记之理论基础(1)

TI AWR1642 学习笔记之理论基础

背景:本文针对TI 调制波形数学建模进行解析,并给出自己之前学习时看到的一些优秀博主的文章链接和论文参考,本文章也是集中其中可取之处编辑汇总而成。

TI AWR1642本质为一个线性调频连续波雷达LFMCW,可以理解为在一段小周期内雷达发射波频率随着时间变化。77GHz 毫米波雷达相比于其他传感器具有穿透力强、不易受环境影响、保护隐私等优点。

在这里插入图片描述

​ 图 雷达信号波形

如上图为TI AWR1642雷达开发板发射波形,主要为锯齿波。其中fc为载波基础频率,该雷达发射频率范围为77GHz~81GHz,fc为77GHz,B为设定的发射波形的频率带宽,该参数可以通过我们自己设置。从图中可以看出静态回波和动态回波有一定区别,区别就在fb,该参数为物体运动时产生的多普勒频移(距离-速度耦合问题),有论文中会讨论该问题。

首先雷达发射信号数学模型可以表示为如下:
S t ( t ) = A 0 c o s [ 2 π ( f 0 t + μ t 2 2 ) + φ 0 ] S_t(t)=A_0cos[2π(f_0t+\frac{μt^2}{2})+φ_0] St(t)=A0cos[2π(f0t+2μt2)+φ0]
雷达回波信号数学模型为:
S R ( t ) = K r A 0 c o s [ 2 π ( f 0 ( t − τ ( t ) ) + μ ( t − τ ( t ) ) 2 2 ) + φ 0 + φ 1 ] S_R(t)=K_rA_0cos[2π(f_0(t-τ(t))+\frac{μ(t-τ(t))^2}{2})+φ_0+φ_1] SR(t)=KrA0cos[2π(f0(tτ(t))+2μ(tτ(t))2)+φ0+φ1]
将发射信号与回波信号经过混频器、低通处理后的中频信号模型为:
S b ( t ) = 1 2 K r A 0 2 c o s 2 π [ − 1 2 μ τ ( t ) 2 + f 0 τ ( t ) + μ τ ( t ) t − φ 1 ] S_b(t)=\frac{1}{2}K_rA_0^2cos{2π[-\frac{1}{2}μτ(t)^2+f_0τ(t)+μτ(t)t-φ_1]} Sb(t)=21KrA02cos2π[21μτ(t)2+f0τ(t)+μτ(t)tφ1]
在这里插入图片描述

​ 混频过程(本质是回波信号与发射信号的正交)

在中频信号基础上,将以下式子带入中频信号数学模型中去:
τ ( t ) = 2 ( R + v t ) c τ(t)=\frac{2(R+vt)}{c} τ(t)=c2(R+vt)
将上式子后化简为:
S b = A b c o s [ 2 π [ ( μ 2 R c + f 0 2 v c ) t + 2 v c μ t 2 + f 0 2 R c ] − φ 1 ] S_b=A_bcos[2π[(μ\frac{2R}{c}+f_0\frac{2v}{c})t+\frac{2v}{c}μt^2+f_0\frac{2R}{c}]-φ_1] Sb=Abcos[2π[(μc2R+f0c2v)t+c2vμt2+f0c2R]φ1]
在这里插入图片描述

​ 图 雷达信号处理流程

参考文献

[1]童鹏. 天发地收高频雷达杂波抑制方法研究[D].哈尔滨工业大学,2018.

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