【自动驾驶|毫米波雷达】系统化理解毫米波雷达信号

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什么是FMCW？

雷达按照发射信号种类分成脉冲雷达和连续波雷达两大类：

脉冲雷达可以间歇式发射脉冲周期信号，并且在发射的间隙接收反射的回波信号，即是一种收发间隔进行的雷达。初步认知就可以认为它的发波不连续，且间隔一段时间发射重复波形。

发射的波形为矩形脉冲，按一定的或交错的重复周期工作，是目前应用最广泛的雷达信号形式。常规脉冲雷达发射周期性的高频脉冲。

连续波雷达可以发射连续的正弦波信号，并且发射的同时可以接收发射回来的回波信号，即是一种收发可以同时进行的雷达。发射连续的正弦波，主要用来测量目标的速度。如果同时还要测量目标的距离，则需对发射的波形进行调制，如经过频率调制的调频连续波等。

图片来源于：

信号类型（雷达）--雷达波形认识（一）-优快云博客

连续波雷达发射的信号可以是单频(CW)连续波（即没有经过调制的连续波）或者调频连续波(FMCW)，调频方式也有多种，常见的有三角波、锯齿波、编码调制或者噪声调频等。其中，单频连续波雷达仅可用于测速，无法测距，而FMCW雷达既可测距又可测速，并且在近距离测量上的优势日益明显。

（调制原理：可以初步理解为将原信号与载波信号进行复合，从而改变调制信号的振幅、相位、频率。详细可以看这个：毫米波雷达发射波的调制方式-电子发烧友网）

而FMCW(Frequency Modulated Continuous wave)即为一种调频连续波，FMCW 雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波，发射波的频率在时域中按调制电压的规律变化，并接收目标的反射信号。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作为调频波时，称其为线性调频连续波（LFMCW）。三角波线性调频连续波利用差拍傅立叶方式在一个周期内就可无模糊确定目标距离和速度，处理简单，易于实现，它利用发射信号的线性调频和从目标反射回来的接收信号频率的变化相关和频谱配对来进行动目标的测量，比较易于实现的测距测速连续波雷达，因此三角波线性调频连续波雷达的设计和实现，有着非常重要的现实意义。

什么是chirp?

在实际毫米波雷达理论和代码学习中，我们会更常听到chirp这个表述。要了解什么是chirp，我们需要了解FMCW信号是如何产生的。

波形产生器产生线性调频连续波FMCW，毫米波雷达在一个工作周期内或者一帧内（简称一个frame）发射一连串的FMCW信号，一个FMCW就是一个chirp，一个frame由N个chirp组成。

chirp的中文名称被翻译为“啁啾”信号，其一个周期内的时间关于振幅的图像如下：

在具体的图像中表现为频率随时间减少的信号；在信号的表达式上表示为：

                                                        

其中，为起始频率，为调制频率。