多普勒FMCW雷达模块5.8G感应方案

2022-07-14 1378

多普勒FMCW雷达模块5.8G感应方案,随着雷达技术的发展,雷达产品的应用领域日益丰富,已成为智能照明、智能安全、智能家居、智能家电、辅助驾驶、能源控制、辅助医疗等领域的重要解决方案之一。

多普勒FMCW雷达模块5.8G感应方案

雷达是一种利用电磁波探测目标的电子设备,通过发射电磁波照射目标并接收其回波,获得目标到电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。目前,共有5.8GHz,24GHz,60GHz和77GHz。其中,5.8GHz雷达产品正在迅速取代传统的红外传感模块,用于智能照明、智能家居等领域。在汽车等领域。ADAS(AdvancedDriverAssistanceSystem)在应用中,雷达需要更高的分辨率和更窄的波束。此时,毫米波将是更好的选择,但随之而来的是成本的增加。


对于通信系统,适当的调制方法可以提高频谱利用效率,提高通信系统的抗干扰性能。对于雷达,其目的不是像通信系统那样传输数据,但在调制雷达信号后,可以增加检测和获取信息的维度,并根据实际使用需要选择调制方法。根据不同的调制方法,雷达可以分为CW雷达,(M)FSK雷达以及FMCW雷达等。雷达的中频信号(IF)它是指低频信号,包含有用信号和调制信号,如CW多普勒频移信号,FMCW的Chirp信号属于中频信号的范畴。射频信号(RF)是指将中频信号混合到高频,通过电磁波辐射到空间的信号。


多普勒效应

当运动物体以一定速度运动时,其频率和相位会随着运动速度的大小而变化,这被称为多普勒频移。对于观察者来说,当运动物体靠近观察者时,运动物体的频率会增加,当运动物体远离观察者时,运动物体的频率会降低。


天线是一种转换器,将传输线上传播的导波转换为在无界媒体(通常是自由空间)中传播的电磁波或相反的转换器。其基本工作原理是当高频电流通过导体时,周围空间形成电场和磁场,形成外辐射电磁波,天线作为发射天线;相反,当导体周围环境中存在电磁波时,导体上形成高频电流,天线作为接收天线。


天线相互容易,其发射和接收性能相同。对于任何无源天线,它都可以用于发射或接收。“发射天线”和“接收天线”根据实际应用划定,即当天线用于发射时,即发射天线,反之亦然。


恒频连续波—CW

频率不随时间变化的连续波属于无调制雷达信号,通过测量运动物体的多普勒频移来估计径向速度,但不能判断距离和方向。


频移键控—FSK

载波信号范围不变,但频率会周期性变化,如FSK即在两个频点之间切换,属于二进制调制模式,对于更高的调制模式称为多进制频移键控,即MFSK。可以测量移动物体的距离、速度。

调频连续波—FMCW

FMCW指具有一定带宽和频率线性变化的连续信号,称为Chirp信号,FMCW如果结合多天线方案,可以测试多个物体的距离和速度等,还可以测量物体的方位角。目前FMCW应用广泛ADAS车载雷达。


从技术角度看,与其他两种方案相比,FMCW与距离测试、多目标测试、角度测试相比,CW和FSK有很大的优势。因为它有很大的优势。FMCW比CW技术增加了距离、角度等多维信息,因此FMCW微动和存在检测的精度和灵敏度较高。


基于FRZN520的多普勒FMCW雷达模块方案


传统CW方案特点

由于基于CW该方案只能通过被测物体反射的信号强度粗略判断物体的距离。因此,对于被测物体反射的信号强度,RCS对于不同的被测物体,很难保证远触发距离的一致性。


例如,与婴儿相比,成年人是成年人RCS更大,因此可以在更远的距离被检测到触发雷达。一个问题是,CW雷达不能识别固定区域内的物体,如果区域外的物体RCS或者运动范围很大,会成为不必要的干扰信号,使雷达误触发。


5.8GHz多普勒FMCW雷达模块方案的优势

5.8GFMCW方案基于FR520开发,5.8GHz雷达传感器集成数字锁相环,支持FMCW测距、划定感应区、屏蔽区外干扰、低功耗、低成本、典型值小于0.08W,�����芯片集成高性能32位MCU,该MCU除处理雷达内部信号外,还可以处理雷达内部信号OpenCPU取代部分上位机系统。FR520优有优异的微波特性和较强的灵敏度,能在人体不活动的情况下检测到微弱的呼吸信号,同时在硬件上FFT以及算法的加持,提取并确认有效的呼吸特征信息。


支持运动测试

可检测走路、快走、转圈、跳跃等运动。


支持微动检测

可检测点头、摇头、挥手、举手、微动身、刷手机、翻书等微小动作。


支持微动检测

通过抓取呼吸信息来检测静态状态下的人体。


支持距离检测

支持多目标距离测量功能,可以准确过滤区域外的目标。


多普勒FMCW雷达模块方案的应用场景示例

室内照明-屏蔽墙外干扰:设置安全距离,屏蔽办公室,会议室墙外人员行走。

书柜照明:在书柜前方靠近取书时感应灯光,区域外人员办公,行走无干扰。

智能冰箱:设置距离感应距离以外的人或物体运动冰箱屏幕不亮,当人靠近冰箱时,屏幕亮起。

智能卫生间:卫生间场景可包括镜前灯(人来灯亮、人走灯灭)、杀菌灯、智能厕所、感应垃圾桶、智能浴霸、感应洗手液等使用场景,为不同产品设置更准确的感应距离。