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雷达测距 调频连续波(FMCW) 讨论一下

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(266340309)

出0入0汤圆

发表于 2012-5-17 19:12:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
在做一个雷达测距的项目,用FMCW的原理来测距,进展一直很顺利。但是今天与西电一人讨论精度问题,忽然很惆怅了。我错了么?

具体如下:原理我就不赘述了。我选择调频宽度为250MHZ。那么我的分辨率将是60cm。这是公式算出来的。

最终距离    R=60*F测频/F调制

我确定F调制为1KHZ、那么测得 F测频  就得出结果了。

做FFT对中频信号测频,那么我测频精度高的话,我就不受着个60cm的限制了啊。这个精度限制应该是60/1000(调制频率)     还是说,在60cm内变化,得到的中频信号不会变化。



我想把精度调高到1cm。

本来想提高频率的精度就可以了,不用管调频的宽度。



附件是我用的传感器。

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(266340215)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-17 19:14:28 | 显示全部楼层
有谁做过相关的研究,告知一下。谢啦
(266340176)

出0入0汤圆

发表于 2012-5-17 19:15:07 | 显示全部楼层
楼主是38所还是14所?
(266339932)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-17 19:19:11 | 显示全部楼层
monkhooder 发表于 2012-5-17 19:15
楼主是38所还是14所?

倒是想进去。没门路啊。呵呵,苦逼小硕一名。
(266339330)

出0入0汤圆

发表于 2012-5-17 19:29:13 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-5-17 19:19
倒是想进去。没门路啊。呵呵,苦逼小硕一名。

话说硕士进了这些所,也是打杂的,没啥出路
(266338593)

出0入0汤圆

发表于 2012-5-17 19:41:30 | 显示全部楼层
天线的波束有2度宽,你凭什么得到1cm的精度?

比如,你用手电筒,50米处光斑直径1米,你纵然能分辨1cm的距离,却怎样保证目标就是一个理想平面?只有你用红激光器,50米处光斑直径2cm,这个1cm的分辨率才有意义。
(266338575)

出0入0汤圆

发表于 2012-5-17 19:41:48 | 显示全部楼层
发重了,删除。
(266283548)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-18 10:58:55 | 显示全部楼层
surf_131 发表于 2012-5-17 19:41
天线的波束有2度宽,你凭什么得到1cm的精度?

比如,你用手电筒,50米处光斑直径1米,你纵然能分辨1cm的距 ...

天线波束是不是天线的俯仰角呢?  关于这个我不是太懂。

这么说这款传感器,俯仰角是15度和25度。那么精度是做不到1cm的?

可是FMCW雷达测距精度是可以达到这个等级的。

你说的理想平面,我想是一个平面,比如天花板,周围没有障碍物应该就可以完成测距了。

我的片面理解,忘指正!
(266283383)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-18 11:01:40 | 显示全部楼层
求大家讨论一下啊。广开思路啊。
(266272556)

出0入84汤圆

发表于 2012-5-18 14:02:07 | 显示全部楼层
FMCW雷达的理论分辨率是这么算的:
1. 回波延迟t = L / 2C,则延迟时间和距离的关系是Δt = 1.67ns/m
2. 调频波形为锯齿波,频率1kHz,调频宽度250MHz,则频率随时间的变化率为Δf = 250MHz / 1ms = 250GHz/s
3. FMCW雷达的中频输出为发射信号与回波信号的差拍,于是差拍频率和距离的关系为fo = Δf * Δt = 250GHz/s * 1.67ns/m = 417Hz/m

可见测距分辨率取决于你的中频处理电路的频率分辨率。
假设你的测距范围是100m,则最大频移为41.7kHz,要求分辨率为0.01m的话,就是要求0~41.7kHz范围内的频率分辨率为4.17Hz,如果FFT的话就是最少1万个点。
(266272156)

出0入84汤圆

发表于 2012-5-18 14:08:47 | 显示全部楼层
然后说到精度的话就跟你的锯齿波线性度、雷达VCO的压频线性度、中频时基精度都有关系,分辨率理论上可以无限高,但精度不可能无限提高。能做到多少精度,要根据参数搭配实际测了才知道。
(266271240)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-18 14:24:03 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-5-18 14:08
然后说到精度的话就跟你的锯齿波线性度、雷达VCO的压频线性度、中频时基精度都有关系,分辨率理论上可以无 ...

十分感谢元老来交流指导。我和你想的一样。

目前做到了4096点FFT,  锯齿波我是用FPGA+DA做的,精度是锯齿波所能做到最好的了。“雷达VCO的压频线性度、中频时基精度”这两个我就不能左右了,因为内部电路我不清楚,我只能在测量的基础上校正了。

我的测距范围只要30M,按你所说,我做4096点FFT在理论上就可以达到1CM的分辨率了。


可惜的是现在精度大概只有1M.
我提高测量精度有什么途径,只能在不断试验的基础上,做出好的滤波放大电路?


(266270631)

出0入84汤圆

发表于 2012-5-18 14:34:12 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-5-18 14:24
十分感谢元老来交流指导。我和你想的一样。

目前做到了4096点FFT,  锯齿波我是用FPGA+DA做的,精度是锯 ...

先不说精度,分辨率也是1m吗?你的4096点FFT结果是怎么样的?中频是一个很宽的频谱?
(266266412)

出0入0汤圆

发表于 2012-5-18 15:44:31 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-5-18 10:58
天线波束是不是天线的俯仰角呢?  关于这个我不是太懂。

这么说这款传感器,俯仰角是15度和25度。那么精 ...

波束宽度,方位角。2度已经是理想值了。

有利用这个连续波调制带上机电扫描构成的雷达成像系统,大体在50米距离上形成1米左右颗粒度的图像。

这东西已经是国外民用高档车的选配装置了,又叫避撞雷达。
(266265479)

出0入0汤圆

发表于 2012-5-18 16:00:04 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-5-18 14:34
先不说精度,分辨率也是1m吗?你的4096点FFT结果是怎么样的?中频是一个很宽的频谱? ...

35GHz,45GHz, 65GHz, 93GHz这几个频段吧,实用化的是35/45,波束半功率角理想值达到1度,则波束2度宽。
毫米波的优点是对雨雪烟雾尘埃不敏感,可靠性高。缺点就是分辨率上不去。

前级性能有限,后级没必要折腾。为民用市场开发,最好搞视频的。
(266264806)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-18 16:11:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 zccmymail 于 2012-5-18 16:15 编辑
gzhuli 发表于 2012-5-18 14:34
先不说精度,分辨率也是1m吗?你的4096点FFT结果是怎么样的?中频是一个很宽的频谱? ...


我手边有一张中频信号通过示波器直接FFT的图片。



我的调频宽度是250MHZ,我设置锯齿波是0.5V--5.5V。

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(266264639)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-18 16:14:04 | 显示全部楼层
surf_131 发表于 2012-5-18 16:00
35GHz,45GHz, 65GHz, 93GHz这几个频段吧,实用化的是35/45,波束半功率角理想值达到1度,则波束2度宽。
...

感谢交流,前段雷达不是我能左右的。

我只想能在现有的基础上完成任务。

我看比人用同样的东西做到了1cm的精度。1MM的分辨率,我想我也可以。
(266260002)

出0入84汤圆

发表于 2012-5-18 17:31:21 | 显示全部楼层
距离2.7m?有点近了吧。
(266252596)

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 楼主| 发表于 2012-5-18 19:34:47 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-5-18 17:31
距离2.7m?有点近了吧。

我想近的距离,反射信号必定强烈,测量精度应该高一点。

当时就是测天花板高的,没有空旷的试验场所哎。


我测5M左右距离,反射波形不放大的话,信号幅值就很小了。
(266079307)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-20 19:42:56 | 显示全部楼层
坛子里的人来讨论一下啊
(266073259)

出0入0汤圆

发表于 2012-5-20 21:23:44 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-5-17 19:19
倒是想进去。没门路啊。呵呵,苦逼小硕一名。

14所你到可以打听下,他们地铁业务那块据说挺缺人,适合你,也是测速相关的
(266031788)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-21 08:54:55 | 显示全部楼层
lovewwy 发表于 2012-5-20 21:23
14所你到可以打听下,他们地铁业务那块据说挺缺人,适合你,也是测速相关的 ...

十分感谢!
(265644757)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-25 20:25:26 | 显示全部楼层
不能沉了啊、大家做过的说一说啊
(265633768)

出0入0汤圆

发表于 2012-5-25 23:28:35 | 显示全部楼层
支持LZ,我正在弄射频前端,采用喇叭天线和YIG振荡器
(265474893)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-5-27 19:36:30 | 显示全部楼层
yuhang 发表于 2012-5-25 23:28
支持LZ,我正在弄射频前端,采用喇叭天线和YIG振荡器

谢谢。射频前端难啊。大牛!
(264964682)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-2 17:20:01 | 显示全部楼层
请教lz那个头子大概什么价位? 最近对雷达测距比较感兴趣
(264954437)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-2 20:10:46 | 显示全部楼层
楼主问题解决了没有?
我来抛砖引玉吧, 首先,雷达的"分辨率"与"精度"是两个概念,这个一定要分清楚;你的调频带宽B=250MHz,那么分辨率dR=C/2/B=0.6m,这个结论是对的;精度可以在分辨率的基础上再提高,比如由0.6m提高到0.06m,这是可能的。
但是需要注意,你在信号处理的时候带宽可能会有有损失,不知道你在跟西电的那位朋友有没有讨论到这一点;前面gzhuli已经分析过了,差频信号的频率与距离存在一个对应关系,已知周期T=1ms,那么调频斜率K=B/T=250GHz/s,假设差频信号频率为Δf=K*Δt,根据物理知识以及考虑到双程,距离R=C*Δt/2=C*Δf/K/2(我这里用的各变量符号与gzhuli兄不太一样);注意到,K和C为常量,那么距离和差频信号频率之间满足线形关系,测频的精度直接决定测距的精度;现在的问题是,测频的精度是多少?
(264954167)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-2 20:15:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 philoman 于 2012-6-2 20:16 编辑

根据数字信号处理知识,频率分辨率是时间的倒数,即,当你用4096点进行FFT时,你的频率分辨率是fs/4096=1/(4096*ts);ok,问题回到刚才我说的“损失”,如果这里的4096*ts=T,那么带宽是没有损失的,这个关键的参数fs=1/ts,楼主没有交代哦!
注:fs是对差频信号A/D转换时的采样率,ts为采样周期;
(264953593)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-2 20:24:50 | 显示全部楼层
下面来说说这个损失是怎么回事,

看b图的时频关系曲线,可以看到,对应于同一距离上的目标,出现两个不同频率的差频信号,因此,你在信号处理的时候,必须丢掉其中一个频率的数据;从而导致你的有效信号处理时间小于一个周期T,亦即4096*ts<T;不知道楼主的LFMCW系统是否存在这样的问题呢

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(264949662)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-2 21:30:21 | 显示全部楼层
关于如和提高精度,以及当距离变化小于60cm时频率如何变化的问题,我做一个动画给楼主看看;


两幅图均展示了一个频率点向另一个频率点渐变的过程中FFT输出的幅度,同时展示了FFT的频谱泄露效应;红色的十字表示FFT计算出来的频点准确位置,蓝色的线是将离散的点连成的;第二幅图采用的是时域补零的插值法提高精度;

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(264940829)

出0入84汤圆

发表于 2012-6-2 23:57:34 | 显示全部楼层
楼主还是找个室外空旷地去调试吧,室内多径干扰太厉害了。
(264934749)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-3 01:38:54 | 显示全部楼层
楼主目前主要的问题在于对LFMCW测距测速的原理还不是很清楚;示波器的那个截图中频信号不太对,理想点目标的LFMCW回波得到的中频信号应该是疏密相间的正弦信号。常规雷达测试的时候,可以采用角反射器作为点目标来反射电磁波,便于进行信号处理和分析;当然,你采用的这种照射天花板的方式,也可以试试看,你可以把中频I/Q信号截取下来发给我,帮你分析下,我是雷达专业的
(264896028)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-3 12:24:15 | 显示全部楼层
看了一下,1ms周期内,不管怎么采样,基频没法超过1k,精度也就上不去了。多周期连起来不知道能提高不
(264895142)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-3 12:39:01 | 显示全部楼层
一般说雷达分辨率是说临近物体分离能力,这个好理解,脉冲之间重叠了。 那这个分辨率和测距精度数值上等同吗? 望philoman等扫一下盲
(264877194)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-3 17:38:09 | 显示全部楼层
楼上对“分辨率”的理解是对的;精度是可以提高的,比如我之前给出的两个GIF,是通过插值的方式提高测频精度的;假设一个单频信号的频率值恰好位于两个频点之间,那么可以通过插值的方式,找出最大幅度的所在的频率位置作为真实频率的一个估计;

图中待测信号的真实频率值是5.2,这个值是未知的;通过对信号进行采样和FFT,得到频谱的最大值出现在频率5上(图中红色的"+"表示FFT变换结果);注意到,相邻的频率点上幅度也不会零 ,这就是FFT的频谱泄露现象;在一般情况下,一般将频率5作为待测信号频率的估计值,显然精度是比较差的;我们可以通过插值的方式,得到图中蓝色的虚线曲线,其幅度最大值所在的频率作为待测信号的频率的估计,显然精度大大提高了;

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(264871732)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-3 19:09:11 | 显示全部楼层
歪一下楼,考拉的第一个GIF图有点淫荡
请教一下雷达专业的
有人搞火车防撞雷达,即检测1500米远处有没有物体侵线威胁到火车运行安全
项目提出时我就觉得失败的可能性很大,毕竟地面杂波太多了,结果这个项目今年真的停了
他们的具体方案我不知道
我想知道的是目前国内的雷达能做到在复杂环境的高精度检测吗?
我的想法是火车的轨道应该比较好分辨出来,然后以轨道参考周围有没有物体侵线
(264870895)

出0入84汤圆

发表于 2012-6-3 19:23:08 | 显示全部楼层
jeffwei 发表于 2012-6-3 19:09
歪一下楼,考拉的第一个GIF图有点淫荡
请教一下雷达专业的
有人搞火车防撞雷达,即检测1500米远处有没有物 ...

拐弯咋办?有多少铁路是笔直的?
(264863040)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-3 21:34:03 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-6-3 19:23
拐弯咋办?有多少铁路是笔直的?

大部分的铁路弯道角度不大,角度大的地方不测,电务部门可以提供哪里是弯道的基础数据
(264732033)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 09:57:30 | 显示全部楼层
albert_w 发表于 2012-6-2 17:20
请教lz那个头子大概什么价位? 最近对雷达测距比较感兴趣

看数量,单个的话3000左右。批量的可以便宜很多
(264731811)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 10:01:12 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-2 20:15
根据数字信号处理知识,频率分辨率是时间的倒数,即,当你用4096点进行FFT时,你的频率分辨率是fs/4096=1/( ...

在前面确实没有提到我的采样频率,本来准备设置成为根据中频信号的频率范围浮动的采样频率,来提高测频精度。在实验中,为了简便我就设置成40960HZ的采样频率。 十分感谢你!!!!
(264730854)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 10:17:09 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-2 21:30
关于如和提高精度,以及当距离变化小于60cm时频率如何变化的问题,我做一个动画给楼主看看;

这两个动画我理解了。就是说测量的精度靠的还是测频的精度。我用的是拟合法来提高FFT之后的测频精度的。插值法需要二分迭代,我觉得浪费时间。
(264730536)

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发表于 2012-6-5 10:22:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 wangguanfu 于 2012-6-5 10:23 编辑

我来发个图





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(264730297)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 10:26:26 | 显示全部楼层
wangguanfu 发表于 2012-6-5 10:22
我来发个图

板子全是自己做啊?天线也自己设计。太NB了。
(264729084)

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发表于 2012-6-5 10:46:39 | 显示全部楼层
哥再发个图 这个是用GUNN DIODE做的震荡器

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(264728579)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 10:55:04 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-2 20:24
下面来说说这个损失是怎么回事,

看b图的时频关系曲线,可以看到,对应于同一距离上的目标,出现两个不同 ...

”对应于同一距离上的目标,出现两个不同频率的差频信号“这是为什么?因为那个每周期出现的一段中频信号不是一条连续的直线?这个在计算时是可以忽略的。(参考丁璐飞 雷达原理)
有效信号处理时间小于一个周期T,亦即4096*ts<T? 这个也不太理解,我的ts是1/40960,那么这个T是我的调制周期也就是1ms,这样我不符合4096*ts<T这个式子了。麻烦你详细说一下。再次感谢了!!
(264727783)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 11:08:20 | 显示全部楼层
albert_w 发表于 2012-6-3 12:24
看了一下,1ms周期内,不管怎么采样,基频没法超过1k,精度也就上不去了。多周期连起来不知道能提高不 ...

这句话不是很理解,可以仔细说一下么,谢谢了!
(264727317)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 11:16:06 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-3 01:38
楼主目前主要的问题在于对LFMCW测距测速的原理还不是很清楚;示波器的那个截图中频信号不太对,理想点目标 ...

是不是I通道和Q通道的信号都要用到?我在研究理论时发现好像测量静态目标只需要一个通道的中频信号。I通道中频信号里面包含了调制锯齿波的干扰,我通过一个高通滤波器滤掉调制信号,得到的波形如下

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(264722678)

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发表于 2012-6-5 12:33:25 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-6-5 09:57
看数量,单个的话3000左右。批量的可以便宜很多

谢谢,我昨天电话问了下华儒, 说单个3k5,看起来差不多这个价格,我问的ivs167.  用来做阵列搞sar是没机会了.
批量做到1krmb估计也不太可能吧...


倒是他们自己说把精度做到了数mm级别. 但具体的他们电话里也说不清楚. 不知道怎么搞的,感觉纯靠fft很难做到这个级别
(264721851)

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发表于 2012-6-5 12:47:12 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-6-5 11:08
这句话不是很理解,可以仔细说一下么,谢谢了!

对1ms内的数据采样计算fft,得到的基频就是1k,也就是所有结果里的频率都是1k的倍数,不知道我对fft的理解是否正确. 即时通过抖动什么的各种算法,得到一个较为精确的结果,我想要把60cm->mm级别也是非常难的.
倒是看到一些雷达的扫描范围是1.5G,这样的话理论在100mm, 我想fft多次处理后也许能到10-20mm精度. 但官方文档确实说他们的精度在mm级别(即使250MHz宽度扫描)

不知道这部分高精度的算法应该怎么来做
(264714211)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 14:54:32 | 显示全部楼层
albert_w 发表于 2012-6-5 12:33
谢谢,我昨天电话问了下华儒, 说单个3k5,看起来差不多这个价格,我问的ivs167.  用来做阵列搞sar是没机会了 ...

他们公司做的水位计的却做到了mm左右的精度,我给你个连接吧,http://www.tudou.com/programs/view/X1FnOAdVkWY/?resourceId=0_06_02_99?fr=1
(264713414)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 15:07:49 | 显示全部楼层
albert_w 发表于 2012-6-5 12:47
对1ms内的数据采样计算fft,得到的基频就是1k,也就是所有结果里的频率都是1k的倍数,不知道我对fft的理解是 ...

想把60cm分辨率做到1mm难度的却比较大,可是调制带宽加到1.5GHZ,这种收发前段价格很贵,我咨询一家外国公司叫SIVersima,他们的产品是1.5G的带宽,价格要12000.

FFT之后的算法,CZT,插值等等。但是在所有现成的产品中,往往分辨率是1mm,精度只能到5mm--2cm。
(264712487)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 15:23:16 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-6-2 23:57
楼主还是找个室外空旷地去调试吧,室内多径干扰太厉害了。

我找的是一个长20M,10M的空房间,室外主要不好找反射物,以及电源不好弄。你说的室内多径干扰是怎么回事呢?
(264712299)

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发表于 2012-6-5 15:26:24 | 显示全部楼层
看得出lz也做了不少研究啊,嗯有人用zc来算周期,但多目标很难处理,也需要结合数字滤波了。不清楚他们水位计如何处理到几mm的精度的。看那些商用的雷达,似乎扫频范围都比较宽
(264712286)

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发表于 2012-6-5 15:26:37 | 显示全部楼层
有人在数字域用差拍的方法提高精度,但是读数的速率就降低了
(264711418)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 15:41:05 | 显示全部楼层
warmonkey 发表于 2012-6-5 15:26
有人在数字域用差拍的方法提高精度,但是读数的速率就降低了

实时性和高精度是相互冲突的。
(264710987)

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发表于 2012-6-5 15:48:16 | 显示全部楼层
warmonkey 发表于 2012-6-5 15:26
有人在数字域用差拍的方法提高精度,但是读数的速率就降低了

能详细说说吗?对所有提高精度的办法都感兴趣,呵呵。谢谢!
(264707896)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-5 16:39:47 | 显示全部楼层
albert_w 发表于 2012-6-5 15:48
能详细说说吗?对所有提高精度的办法都感兴趣,呵呵。谢谢!

方法很多,zoomfft  ,多级fft,ARMA功率谱,利用FFT相位信息,fft+DFT。很多这种理论研究,提高测频精度。
(264702642)

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发表于 2012-6-5 18:07:21 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-6-5 16:39
方法很多,zoomfft  ,多级fft,ARMA功率谱,利用FFT相位信息,fft+DFT。很多这种理论研究,提高测频精度 ...

哈哈等你的高精度实验结果! 确实很有研究头, 好多ieee的文章
(264694715)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-5 20:19:28 | 显示全部楼层
测频本来就是一门学问; 这里提高精度的方法可以参照激光测距,二者有相通之处;
(264694314)

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发表于 2012-6-5 20:26:09 | 显示全部楼层
jeffwei 发表于 2012-6-3 19:09
歪一下楼,考拉的第一个GIF图有点淫荡
请教一下雷达专业的
有人搞火车防撞雷达,即检测1500米远处有没有物 ...

雷达的分辨率有两种, 一种是方位向分辨率,这个主要靠天线的波束或者合成孔径来实现,另一种是距离分辨率,这个要靠提高信号带宽来实现;
我不知道你说的这个侵线检测是什么意思, 如果是以两条铁轨为边界, 检测有无目标越界, 这个对雷达来说的确很难; 类似的原理在公路上的应用是过双黄线检测, 依靠视频处理实现的, 而不是雷达;
(264693962)

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发表于 2012-6-5 20:32:01 | 显示全部楼层
albert_w 发表于 2012-6-5 12:47
对1ms内的数据采样计算fft,得到的基频就是1k,也就是所有结果里的频率都是1k的倍数,不知道我对fft的理解是 ...

你说的基频应该是指的频率分辨率, 即FFT之后, 相邻点之间的对应谱线间隔大小;
(264693803)

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发表于 2012-6-5 20:34:40 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-6-5 11:16
是不是I通道和Q通道的信号都要用到?我在研究理论时发现好像测量静态目标只需要一个通道的中频信号。I通 ...

I/Q的目的是为了在测速能够区分正负速度;
(264692118)

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 楼主| 发表于 2012-6-5 21:02:45 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-5 20:34
I/Q的目的是为了在测速能够区分正负速度;

恩。我只是静态测距,所以我只观察了I通道的信号。我47楼的图是否正确?还有我45楼的疑惑麻烦解答下。谢谢了!!
(264607818)

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 楼主| 发表于 2012-6-6 20:27:45 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-5 20:34
I/Q的目的是为了在测速能够区分正负速度;

philoman,别走啊。我还等着你帮我解惑呢。
(264601847)

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发表于 2012-6-6 22:07:16 | 显示全部楼层
wangguanfu 发表于 2012-6-5 10:46
哥再发个图 这个是用GUNN DIODE做的震荡器

牛人!!!!
看LZ的图好像是测速的哦。。。

小声的问一句,那种黑色的电路板哪儿买的?能否短消息告知下
(264562738)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-7 08:59:05 | 显示全部楼层
扫频雷达就是利用扫频把测距输出弄成测速一样
(264533405)

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发表于 2012-6-7 17:07:58 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-6-6 20:27
philoman,别走啊。我还等着你帮我解惑呢。

47楼的图差不多是对的,45楼的问题,既然你提到了丁鹭飞的雷达原理,说明你准备工作做得不错,你再仔细看看LFMCW的测距原理;(去斜、de-chirp、stretch)
(264526124)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-7 19:09:19 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-7 17:07
47楼的图差不多是对的,45楼的问题,既然你提到了丁鹭飞的雷达原理,说明你准备工作做得不错,你再仔细看 ...

恩。感谢指导。我再看看资料。充分理解后再向你求教。谢谢!
(263648916)

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 楼主| 发表于 2012-6-17 22:49:27 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-7 17:07
47楼的图差不多是对的,45楼的问题,既然你提到了丁鹭飞的雷达原理,说明你准备工作做得不错,你再仔细看 ...

philoman,我这段时间又做了些研究。

我在实验时,FFT得到的峰值总是在调制频率的整数倍处,这样就是说我的分辨率只有0.6M(250MHZ的带宽)。我提高测频的准确性没有用,得到的只是在某一峰值处的提高。我需要的值可能是在某两个峰值之间。

我仔细看了你的第一个GIF,我做FFT分辨率到10HZ,我是不是应该用我测得峰值(假设是12k)左右的峰值11K,13K。利用这三个频率点处的峰值拟合,或者是插值,来得到实际的频率(实际的中频频率不可能总是调制频率的整数倍),就像你的第一张GIF图片一样。                             

还是说,第一张GIF图的意思是:FFT测得峰值是12K,在12K的基础上提高精度,精确到12.05K(假设)。

还望你来解惑     万分感谢!!
(263586503)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-18 16:09:40 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-5-18 14:02
FMCW雷达的理论分辨率是这么算的:
1. 回波延迟t = L / 2C,则延迟时间和距离的关系是Δt = 1.67ns/m
2. 调 ...

gzhuli,你好,我又把你恢复我的内容看了一遍。    你说100M对应的最大频率为41.7K,可是41.7K/1K*0.6M=25M.这个关系不对啊。   而且我现在FFT的结果全是在调制频率1KHZ的整数倍处,照成所有的测量结果都是0.6M的整数倍。精度达到1Cm更是无从谈起了。

能帮我分析一下么?谢谢!!
(263576949)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-18 18:48:54 | 显示全部楼层
顶一下。   实力太逊了,遇到个问题总是搞不定。
(263563633)

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 楼主| 发表于 2012-6-18 22:30:50 | 显示全部楼层
albert_w 发表于 2012-6-5 12:47
对1ms内的数据采样计算fft,得到的基频就是1k,也就是所有结果里的频率都是1k的倍数,不知道我对fft的理解是 ...

现在我以40960的采样率采样4096个点也就是100MS的信号,做4096点的FFT,可是得到的结果都是1K(也就是调制频率)的整数倍。不知是何原因。
(263522356)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-19 09:58:47 | 显示全部楼层
常规的FFT就这德行吧. 这就是32/37楼的问题,也是51楼说的情况.
这个结果正好和一楼西电人民的观点吻合了!

按照37楼说的办法,通过FFT算法的拟合,弄出一个最大值.
或者改变扫描周期,也许有戏.

但感觉仅仅靠fft也许是不够的. 什么过零之类的也许都要用上~~ 这个就等你上面的实验结果了
(263522199)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-19 10:01:24 | 显示全部楼层
实际上不管你做多少个点,直接出来的分辨率都是扫描周期分之一. 不知道能否多周期数据一起算,这个感觉有点悬.

单周期的话,这个频率分辨率出来的距离分辨率正好是1/带宽 -- 巧合还是雷达理论限制了?
(263400179)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-20 19:55:04 | 显示全部楼层
albert_w 发表于 2012-6-19 10:01
实际上不管你做多少个点,直接出来的分辨率都是扫描周期分之一. 不知道能否多周期数据一起算,这个感觉有点悬 ...

从目前的结果看,无论做多少点数的FFT,对结果都是无用的,只能计算出整数倍的调制频率。    后面必须加算法。                           不知道我的理解是否正确,我还在等philoman来帮我。
(263396514)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-20 20:56:09 | 显示全部楼层
albert_w 发表于 2012-6-19 09:58
常规的FFT就这德行吧. 这就是32/37楼的问题,也是51楼说的情况.
这个结果正好和一楼西电人民的观点吻合了!

albert_w,你说过:“看了一下,1ms周期内,不管怎么采样,基频没法超过1k,精度也就上不去了。“      这句话我理解了,我以40960的采样率采样了4096点,这么说我应该是采样了100ms的数据,可惜,还是我所观测的基频还是1K。
(263395898)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-20 21:06:25 | 显示全部楼层
这个就不理解了,fft采样不连续数据(两段扫描数据之间是断开的,或者说不均匀数据),出来的结果会怎么样?
学计算机的人表示对FFT无能为力 等philoman来解惑
(263394818)

出110入63汤圆

发表于 2012-6-20 21:24:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 reflecter 于 2012-6-20 21:27 编辑

感觉华儒的技术支持不怎么专业,买过他们家代理的IPM165,偏贵了点(不过这模块比我们用的LB200要好些)
先传点InnosenT官方资料先
APPLICATION NOTE II, Detection and ranging of moving and stationary objects by using the FMCW radar principle

传了N多次,算了,不传了
(263355338)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-21 08:22:25 | 显示全部楼层
reflecter 发表于 2012-6-20 21:24
感觉华儒的技术支持不怎么专业,买过他们家代理的IPM165,偏贵了点(不过这模块比我们用的LB200要好些)
先 ...

这份资料。看过。还不错。    他们IPM165 一个要90.
(263075949)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-24 13:58:54 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-7 17:07
47楼的图差不多是对的,45楼的问题,既然你提到了丁鹭飞的雷达原理,说明你准备工作做得不错,你再仔细看 ...

我最近一直在看相关理论,在所查阅的十几篇硕博论文中,没有人写到这种情况,(就是测距不连续,中频信号是调制频率的整数倍)。我不是雷达专业的,在网上发现有人和我遇到了同样的问题,只是无人解决。  我所知道就只有你能帮帮我了,不需要具体办法,只要指一条路径就万分感谢了。
(263075549)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-24 14:05:34 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-7 17:07
47楼的图差不多是对的,45楼的问题,既然你提到了丁鹭飞的雷达原理,说明你准备工作做得不错,你再仔细看 ...

我想插值法对于我出现的问题可能并不管用,插值法应该是建立在同一个谱峰上,利用同一个谱峰上的最大值和次大值计算的。而我在这个谱峰上插值只能得到在此峰值处频率的分辨率的进一步提高。却不能克服总是整数倍的情况。
(263070317)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-24 15:32:46 | 显示全部楼层
FFT结果中出现的最大值并不一定是真实峰值, 还是回到前面的讨论, 假设实际峰值可能位于FFT的两个点之间, 那么会在相邻的两点及相近的点上同时出现谱线, 也就是我前面动画1想要表达的意思; 至于你说的1ms(PRI)或1KHz(PRF)的局限, 这个影响最大不模糊距离和最大不模糊速度, 不影响测距精度.
(263067801)

出0入0汤圆

发表于 2012-6-24 16:14:42 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-5-18 14:02
FMCW雷达的理论分辨率是这么算的:
1. 回波延迟t = L / 2C,则延迟时间和距离的关系是Δt = 1.67ns/m
2. 调 ...

果然是大师,不管动手还是理论
(262892100)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-26 17:03:03 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-24 15:32
FFT结果中出现的最大值并不一定是真实峰值, 还是回到前面的讨论, 假设实际峰值可能位于FFT的两个点之间, 那 ...

philoman ,在一个雷达论坛中也看到了你,还是版主!真巧。

我做了FFT得到的结果是如下图所示的结果。峰值只出现在调制频率F的整数倍处

a,b1,c三个峰值是中频信号FFT 得到的结果。中频信号的实际频率应该是在最大值b1和次大值a之间。

插值算法的理论似乎是用b1和b2的值来插值而我想用a和b1的值来插值。疑惑就在这里。请你指教。

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(262887033)

出0入84汤圆

发表于 2012-6-26 18:27:30 | 显示全部楼层
你滤波前的IF波形应该是有问题的。
(262884013)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-26 19:17:50 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-6-26 18:27
你滤波前的IF波形应该是有问题的。

调制频率叠加的中频信号,如下图,上面是滤波后,下面是滤波前的IF信号。
应该没有问题啊。能指出问题所在么?

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(262881313)

出0入84汤圆

发表于 2012-6-26 20:02:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 gzhuli 于 2012-6-26 20:07 编辑
zccmymail 发表于 2012-6-26 19:17
调制频率叠加的中频信号,如下图,上面是滤波后,下面是滤波前的IF信号。
应该没有问题啊。能指出问题所 ...


就是不应该有这么明显的调制锯齿波叠加在上面。
锯齿波的频谱分量含有大量谐波,高通没办法完全滤掉的,这就是每1kHz有一个峰值的原因。
而且我看你第一个截图,IQ通道波形大相径庭,这也是不对的。

看看人家的IF波形:

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(262878477)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-26 20:50:06 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-6-26 20:02
就是不应该有这么明显的调制锯齿波叠加在上面。
锯齿波的频谱分量含有大量谐波,高通没办法完全滤掉的, ...

gzhuli,十分感谢你。 这张图就是我想要的结果,按照你的说法,那么中频信号的频谱是连续的。,这个与一些论文(崔占忠)的说法相同。只要FFT点数够大,就能得到你想要的精度。

也有一些论文中说到FMCW的带宽限制了精度。中频信号的频谱是调制频率的整数倍。因为调制信号是周期的,所以FFT得到的频谱必然是离散的,且谐波分量都在调制信号频率的整数倍处。  按照您的说法,那么整数倍处出现峰值的原因是中频信号含有没有滤干净的调制波形?

可能说的逻辑有点混乱 ,多包含。


不知能否告诉我你找的这张图的出处。谢谢!!
(262833602)

出0入84汤圆

发表于 2012-6-27 09:18:01 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-6-26 20:50
gzhuli,十分感谢你。 这张图就是我想要的结果,按照你的说法,那么中频信号的频谱是连续的。,这个与一 ...



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(262703999)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-6-28 21:18:04 | 显示全部楼层
啦啦啦,推倒重来吧。
(262701956)

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发表于 2012-6-28 21:52:07 | 显示全部楼层
你说的"中频信号的频谱是调制频率的整数倍", 应该是指"周期信号的频谱为原信号频谱的离散采样", 信号系统里面有说明这个问题

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(262686907)

出0入84汤圆

发表于 2012-6-29 02:02:56 | 显示全部楼层
首先是检查硬件电路,其次是找开阔场地,单一反射面,排除多径反射,得到如87楼的等幅正弦IF波形,然后再考虑FFT结果转换成距离的问题。
(258052780)

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 楼主| 发表于 2012-8-21 17:18:23 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-6-28 21:52
你说的"中频信号的频谱是调制频率的整数倍", 应该是指"周期信号的频谱为原信号频谱的离散采样", 信号系统里 ...

philoman ,你说的很对。主要就是因为中频信号是一个周期信号。所以FFT的结果是好多次谐波混合在一起的结果。

很多的关于FMCW测距的论文都忽略了这一点。 谢谢。

(257728989)

出0入0汤圆

发表于 2012-8-25 11:14:54 | 显示全部楼层
zccmymail 发表于 2012-8-21 17:18
philoman ,你说的很对。主要就是因为中频信号是一个周期信号。所以FFT的结果是好多次谐波混合在一起 ...

这是一个搞理论研究的人容易忽略,而搞工程实践的人必然遇到的问题
(257613570)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-8-26 19:18:33 | 显示全部楼层
philoman 发表于 2012-8-25 11:14
这是一个搞理论研究的人容易忽略,而搞工程实践的人必然遇到的问题  ...

好多论文中都有这样一个观点:”FMCW测距精度的提高完全可以通过FFt+CZT实现。“然而我的试验却不是这样的。
(256855617)

出0入0汤圆

发表于 2012-9-4 13:51:06 | 显示全部楼层
电扫描的调频连续波地面侦查雷达有没有前途,中国有没有地方做过,请业内人士讨论下。
(256855523)

出0入0汤圆

发表于 2012-9-4 13:52:40 | 显示全部楼层
philoman,请问你对电扫描的便携式雷达怎么看啊。就是类似附件中的这个雷达。

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(256768689)

出0入0汤圆

发表于 2012-9-5 13:59:54 | 显示全部楼层
楼主,你进行的怎样了?
(256692560)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2012-9-6 11:08:43 | 显示全部楼层
DOER 发表于 2012-9-5 13:59
楼主,你进行的怎样了?

有什么要讨论的?
(256690481)

出375入0汤圆

发表于 2012-9-6 11:43:22 | 显示全部楼层
gzhuli 发表于 2012-6-27 09:18

咕唧霖 真是无所不知,我再一次敬仰了
回帖提示: 反政府言论将被立即封锁ID 在按“提交”前,请自问一下:我这样表达会给举报吗,会给自己惹麻烦吗? 另外:尽量不要使用Mark、顶等没有意义的回复。不得大量使用大字体和彩色字。
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