【工作原理】雷达测速原理

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发表时间:2020-04-03 10:36作者:kdacctv来源:转载

雷达英文为Radar,是Radio Detection and Ranging的缩写。所有利用雷达波来检测物体速度的原理,其理论基础皆源自于“多普勒效应”,此原理是19世纪奥地利物理学家多普勒所发现的物理现象,后来为了纪念他的贡献,就以他的名字来命名该原理。


多普勒理论基?。翰ㄊ怯善德屎驼穹钩?,而无线电波是随着物体而移动的,当无线电波在行进的过程中,碰到物体时,该无线电波会被反弹,而且其反弹回来的波,其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体时固定不动的,那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。然而,若物体朝着无线电线发射的方向前进时,此时所反弹回来的无线电波会被压缩,因此该电波的频率会随之增加;反之,若物体是朝着远离无线电波方向行进时,则反弹回来的无线电波,其频率则会随之减小。

多普勒理论基础

多普勒雷达测速的数学表达:

多普勒雷达测速的数学表达

经过数学变换,我们可以得到多普勒频移

多普勒频移

这样我们可以得到运动物体径向速度分量的数学表达式:

运动物体径向速度分量

可以看出运动物体的径向速度分量仅与多普勒频移相关,这样我们如果能够得到多普勒频移就可以计算出物体的运动速度。

双通道雷达传感器具有速度辨识功能,其内部结构如图所示,LNA为低噪放大器。

双通道雷达传感器

I、Q通道的数学表达如图所示,I称为“同相分量”,Q称为“正交分量”,我们对I、Q分量进行分析,得到多普勒频移就可以了。

I、Q通道

如何计算出多普勒频移呢,我们需要对I、Q信号进行复数FFT变换,数学表达如下:


x(n)=I(n)+j×Q(n)

对x(n)进行FFT变换


下图显示了行人向一个双通道雷达传感器移动靠近的FFT变换图。

FFT变换图

其多普勒频移明显的表示出来,我们计算出频率,根据本文上面所描述的数学公式,就可以计算出运动物体径向速度分量了。


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