多车道测速雷达原理简述

基于FSK的多车道测速雷达原理简述1.FSK特点：FSK调制只能探测移动目标FSK可以探测不同速度的多个目标FSK调制测距精度取决于后端信号处理，与雷达传感器本身的调制带宽无关FSK调制具有调制简单、不受线性/非线性问题影响等特点VCO信号产生过程较为简单，但采样和相位测量过程比较复杂2.原理说明：FSK频移键控工作原理框图和调制方式：fa载波a的频率fb载波b的频率txa载波a的采样点txb载波b的采样点采样开关的采样率必须足够高，以满足奈奎斯特(Nyquist)准则，进行多普勒信号采集。3.测速：对于运动物体，雷达回波信号会有一个多普勒频移。回波信号与发射信号经混频器混频输出该多普勒信号。多普勒信号的频率取决于移动速度1，幅度取决于距离、目标材料、目标RCS。多普勒信号的频率fd和物体与雷达天线的相对运动速度v有如下关系：fd多普勒频率fTx发射频率(24.125GHz)C0光速(3×108m/s)V目标速度(m/s)α雷达波束和目标运动方向的夹角注：测量的速度值跟cosα相关，角度α会随着目标距离变化而变化。如需精确测速，可以先用FSK模式测量运动目标的实时距离，然后算出实时cosα。或者用K-MC4直接测出实时角度（单脉冲测角方法）。FSK体制雷达交替发出两种频率的电磁波，应接收到两个具有不同多普勒频率的回波。实际应用中，FSK两个频率的差值△f，相对于速度v都很小，因而△fd很小，可以忽略不计认为只有一个多普勒频率。例如FSK体制的交通多车道测速雷达应用中，速度v小于100m/s（即360km/h），频差△f小于1MHZ，因此算出△fd小于0.66HZ，而fd一般都在100HZ以上，可以认为两个频率具有相同的多普勒频移。4.测距：两个具有近似多普勒频移的回波信号具有不同的相位，混频输出的波形如图所示，调制时序和采样引起的相移也需要考虑在内。IF(txa)载波频率fa上的输出信号IF(txb)载波频率fb上的输出信号对于同一个运动目标，两个多普勒信号具有近似相同的频率，相位差为Δφ两个IF信号的相位可根据目标的谱峰得到距离R的计算公式如下：ΔφIF(txa)和IF(txb)的相移，是弧度φ取值范围0~180°φ的符号表示运动方向fa和fb差别越小，可探测的距离越大。假设fa和fb差别为1MHz，则对应的最大探测距离为75m。5.测角：角度测量是探测“目标——天线中心线的连线”与法线的夹角，多用于目标定位。以一发双收的K-MC4雷达传感器为例。K-MC4设计有一根发射天线TX，两根接收天线RX1/RX2，并有I1、I2、Q1、Q2四个工作通道，采用比相法来实现此功能。这里双通道的意义与方向辨别中的双通道意义不同，方向辨别中分析的是I、Q两路通道；角度探测中分析的是I1、I2或者Q1、Q2两路信号。以下图为运用K-MC4测角时接收天线的工作原理模拟图。假设此时传感器为垂直水平面放置，此图即为俯视图。由下图可以看出，两根接收天线之间相隔距离为d=13.7mm，这便造成了回波信号会一前一后的到达接收天线。也可以说，两根天线同时接收到的信号在相位上相差一个Φ。θ即为待测角度，则可得出：同时分析I1和I2两路信号，通过外接一个相位比较电路，得到ΔΦ。相位比较器工作原理可参考以下原理框图：由上图可知，接收到两路信号I1和I2先经滤波放大处理以后，再经A/D转换为数字信号送入相位比较器进行比较。相位比较器的工作原理即用相位角度做单位，比较两个同频率的信号中，第一个信号的过零点，与第二个信号的过零点之间的距离，即为下图所示。6.多目标识别：根据做完FFT后的频谱上出现的多个谱锋，从而识别出不同的目标。7.建议时间周期T1=T2=5us，一个周期T=10us=0.01ms，FFT做1024个点，多普勒频率分辨率是25HZ（1km/h=44HZ）以下是产品通信协议和实物图片：K-MC4信号处理板（多车道测速雷达）通信协议:注意事项：请勿直接对着灯光，以避免荧光灯干扰供电电源:DC9-18V500mA整体功耗:3.5W通信接口:RS232115200,8,n,1指令表:S,0,1\r\n设置雷达为连续回数模式雷达回复:R,0,1\r\nS,0,2\r\n设置雷达为触发回数模式雷达回复:R,0,2\r\nS,3,?\r\n设置雷达灵敏度为??的范围是0-9,0最不灵敏,9最灵敏雷达回复:R,3,?\r\n[新]S,9,?\r\n设置雷达安装高度为??的范围是0-100,单位0.1米雷达回复:R,9,?\r\nS,22,?\r\n设置触发位置为?此参数仅当雷达工作在触发模式时有效?范围1-50单位米当目标越过触发位置时雷达发送目标信息雷达回复:R,22,?\r\n?,0\r\n查询雷达回数模式雷达回复:R,0,?\r\n?,3\r\n查询雷达灵敏度雷达回复:R,3,?\r\n?,21\r\n查询雷达发射信号中心频点雷达回复:R,21,?\r\n?,22\r\n查询雷达触发位置雷达回复:R,22,?\r\n\r\n表示CRLF回车换行[0x0d][0x0a]雷达回送目标数据格式:ID=5587V=-009.1A=-14.4R=00.5\r\nID=5587V=-011.5A=-10.6R=00.7\r\nID=5587V=-012.8A=-04.3R=00.8\r\nID=5587V=-013.3A=-04.7R=00.9\r\nID=5587V=-013.2A=-05.6R=01.0\r\nID=5587V=-013.4A=-09.3R=01.3\r\nID=5587V=-013.5A=-08.0R=01.1\r\nID=5587V=-012.3A=-11.5R=01.3\r\nID=5587V=-011.5A=-15.2R=01.3\r\nID=5587V=-011.5A=-15.9R=01.4\r\nID=5587V=-013.1A=-13.7R=01.4\r\nID=5587V=-011.9A=-18.5R=01.7\r\nID=5587V=-010.5A=-16.5R=01.7\r\nID=5587V=-009.2A=-18.8R=01.6\r\nID=5587V=-007.7A=-21.3R=01.9\r\nID=5588V=+010.6A=-18.6R=02.3\r\nID=5588V=+007.7A=-20.5R=01.8\r\nID=5588V=+008.3A=-12.9R=01.8\r\nID=5588V=+008.5A=-15.4R=01.5\r\nID=5588V=+009.1A=-10.6R=01.6\r\nID=5588V=+009.9A=-07.2R=01.7\r\nID=5588V=+009.9A=-05.0R=01.7\r\nID=5588V=+009.8A=-05.6R=01.6\r\nID=5588V=+010.1A=-04.1R=01.6\r\nID=5588V=+010.9A=-04.0R=01.5\r\nID=5588V=+010.8A=-04.2R=01.3\r\nID=5588V=+011.1A=-06.1R=01.2\r\nID=5588V=+010.2A=-09.5R=01.2\r\nID=目标编号V=目标速度值单位:km/h+表示目标接近-表示目标远离A=目标角度值单位:度R=目标距离值单位:米上面的示例数据,是在雷达正面距雷达1-2米远挥手时产生的目标信息序列雷达工作在连续模式雷达回送多目标序列BootUP!ANTPID:L1412n00002ID=5586V=-018.1A=+19.6R=00.7ID=5587V=-018.7A=+17.1R=00.9ID=5586V=-018.0A=+19.3R=00.8ID=5591V=-011.2A=+13.7R=00.7ID=5589V=+021.4A=+20.5R=01.4ID=5588V=-016.8A=+26.5R=00.9ID=5591V=-011.3A=+14.9R=00.9ID=5589V=+021.1A=+20.3R=01.1ID=5588V=-016.8A=+25.5R=01.1ID=5591V=-011.3A=+15.6R=01.0ID=5589V=+020.7A=+20.6R=01.2ID=5590V=+017.8A=+26.1R=00.9ID=5591V=-011.3A=+15.1R=01.0ID=5592V=-011.1A=+11.6R=01.0ID=5591V=-011.5A=+16.6R=01.1ID=5593V=-011.9A=+21.4R=01.3ID=5591V=-011.5A=+16.7R=01.4ID=5593V=-012.3A=+21.2R=01.3ID=5591V=-012.5A=+17.8R=01.4ID=5593V=-012.6A=+20.3R=01.4ID=5594V=-013.1A=+24.6R=01.6ID=5595V=+013.8A=+21.2R=02.0ID=5594V=-012.1A=+26.0R=01.5ID=5595V=+014.0A=+19.4R=01.9ID=5594V=-011.0A=+24.9R=01.7雷达模式更改1串口发送S,444\r\n2串口发送S,555\r\n3串口发送S,666\r\n4雷达回复Keyunlocked.\r\n5串口发送S,23,?\r\n?=要更改的模式6雷达回复R,23,?\r\n更改成功更改模式后会自动恢复各参数至出厂默认值模式0?=0G3雷达模式模式1?=1ZK测试模式模式2?=2川速4字节模式模式3?=3G1雷达模式更多相关信息以及购买咨询可以联系，深圳市佰誉达科技有限公司座机：0755-23282845网址：