圖4. FMCW數(shù)字后處理信號(hào)鏈

DemoRAD系統(tǒng)信號(hào)鏈包括DSP中的一些基本算法，實(shí)施用于DSP FFT、波束成形和CFAR?；灸繕?biāo)檢測(cè)和目標(biāo)分類在主機(jī)PC上運(yùn)行。DemoRAD主要用于采集時(shí)域和頻域中的雷達(dá)信號(hào)。DemoRAD不包括高級(jí)目標(biāo)檢測(cè)或?qū)ο蠓诸愃惴?。這是應(yīng)用級(jí)開(kāi)發(fā)工作的一個(gè)例子，通常由終端系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員執(zhí)行，他們非常了解雷達(dá)傳感器的工作環(huán)境以及所需的對(duì)象檢測(cè)類型。

圖5所示為Blackfin ADSP-BF70x的部分優(yōu)化2D FFT，具有集成窗口功能，有助于避免飽和，實(shí)現(xiàn)更高的SNR，并優(yōu)化內(nèi)存布局，從而實(shí)現(xiàn)更高的帶寬和更高效的數(shù)據(jù)處理。DemoRAD提供不同的操作模式。

圖5. 使用二維傅里葉變換的距離和多普勒頻率

FMCW雷達(dá) 模式

在FMCW模式下，可以測(cè)量到靜止目標(biāo)的距離。目標(biāo)的下變頻接收信號(hào)的頻率與到該目標(biāo)的距離成比例。在GUI中，可以進(jìn)行FFT處理以確定頻率。使用距離-時(shí)間顯示選項(xiàng)可以查看移動(dòng)目標(biāo)，同時(shí)顯示屏存儲(chǔ)多個(gè)FMCW掃描。

距離多普勒模式

在距離多普勒模式下，可以分析到目標(biāo)的距離以及速度。距離多普勒模式是最強(qiáng)大的操作模式之一，因?yàn)樗軌蛲ㄟ^(guò)評(píng)估二維傅里葉變換同時(shí)處理多個(gè)發(fā)射斜坡。距離多普勒處理數(shù)據(jù)顯示在距離多普勒?qǐng)D中。距離多普勒非常強(qiáng)大，因?yàn)樗试S分離具有不同速度的目標(biāo)，即使這些目標(biāo)的距離都相同亦是如此。這對(duì)于不同方向上多個(gè)快速移動(dòng)的目標(biāo)非常有用——例如，解決汽車朝相反方向移動(dòng)或超車期間的復(fù)雜交通情況。

數(shù)字波束成形 (DBF) 模式

在DBF模式下，顯示到目標(biāo)的距離以及與該目標(biāo)所成的角度。來(lái)自四個(gè)接收通道的接收信號(hào)用于估計(jì)目標(biāo)的角度。顯示屏顯示xy平面中各目標(biāo)的空間分布。在DBF模式下，系統(tǒng)配置與FMCW模式下的相同，但對(duì)IF下變頻信號(hào)的處理不同。在計(jì)算距離之后，通過(guò)評(píng)估四個(gè)接收通道之間的相位差來(lái)計(jì)算目標(biāo)的角度信息。

在DBF模式下，需要進(jìn)行雷達(dá)前端系統(tǒng)校準(zhǔn)，以消除接收通道之間不必要的確定性相位差。每個(gè)DemoRAD系統(tǒng)都具備工廠校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，在運(yùn)行GUI時(shí)加載。隨后會(huì)先校正采樣的IF信號(hào)，再評(píng)估傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。

DemoRAD平臺(tái)的MIMO操作原理是：使用ADF5901上兩個(gè)可用的發(fā)射輸出并放置相應(yīng)的天線。這樣會(huì)產(chǎn)生七個(gè)接收通道來(lái)提高傳感器的角分辨率——例如四個(gè)實(shí)際接收通道和四個(gè)虛擬接收通道，在一個(gè)通道上重疊。DemoRAD中使用的波形利用ADF4159 PLL的快速斜坡特性，其中上升線性調(diào)頻脈沖為280μs，下降線性調(diào)頻脈沖為4，總共為284μs。ADAR7251 AFE ADC以1 MSPS運(yùn)行的情況下，采集256個(gè)采樣或在上升沿中進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。

DemoRAD使用FMCW雷達(dá)監(jiān)測(cè)最遠(yuǎn)至200 米且分辨率約為75 cm的對(duì)象范圍和速度。根據(jù)天線陣列設(shè)計(jì)，水平 (FOV) 方位角約為120°，俯仰角約為15°。通過(guò)組合數(shù)字波束成形 (DBF) 中的天線，DemoRAD使用DBF來(lái)計(jì)算FOV中的角度信息。