多普勒FMCW雷达模块5.8G传感方案,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、智能安防、智能家居、智能家电、辅助驾驶、能源等领域控制、辅助医疗等领域的重要解决方案之一。
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杂波,可以获得目标到电磁波发射点的距离、距离变化率(径向率)、方位、高度等信息。 目前有5.8GHz、24GHz、60GHz和77GHz。 其中,5.8GHz雷达产品正在快速取代传统红外传感器模块,应用于智能照明、智能家居等领域。 在车辆等领域。 在 ADAS(高级驾驶辅助系统)应用中,雷达需要更高的帧速率和更窄的杂波。 这时候毫米波会是更好的选择,但成本会突然下降。
对于通信系统来说,合适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。 对于雷达来说,其目的并不是像通信系统那样传输数据,而是对雷达信号进行调制后,可以降低测量和信息获取的维度,并且可以根据实际使用需要选择调制方式。 根据调制方式的不同,雷达可分为CW雷达、(M)FSK雷达和FMCW雷达。 雷达的中频信号(IF)是指低频信号,包括有用信号和调制信号,例如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并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率运动时,其频率和相位会随着运动速度的变化而变化,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,运动物体的频率会降低,而当运动物体远离观察者时,运动物体的频率会增加。
天线是将传输线上传播的导波转换为在无界介质(通常是自由空间)中传播的电磁波的转换器,反之亦然。 其基本工作原理是当高频电压通过导体时雷达信号频率侦测,在周围空间产生电场和磁场,产生向外辐射电磁波,天线起到发射天线的作用; 相反,当导体周围环境存在电磁波时,导体上会产生高频电压,天线作为接收天线。
天线相互兼容,具有相同的发射和接收性能。 与任何无源天线一样,它可用于发射或接收。 “发射天线”和“接收天线”是根据实际应用来划分的,即当该天线用于发射时,就是发射天线,反之亦然。
恒频连续波—CW
频率不随时间变化的连续波是未调制的雷达信号。 通过检测运动物体的多普勒频移可以确定径向速度,但无法确定距离和方向。
频移键控——FSK
扩频信号的范围保持不变,但频率周期性变化。 例如,FSK在两个频点之间切换,属于二进制补码调制方式。 对于更高的调制模式,称为多补频移键控。 那就是MFSK。 它可以检测连接物体的距离和速度。
调频连续波—FMCW
FMCW是指具有一定带宽和频率线性变化的连续信号,称为Chirp信号。 如果FMCW与多天线解决方案结合,可以测试多个物体的距离和速度,还可以检测物体的方位角。 目前,FMCW广泛应用于ADAS车载雷达。
从技术角度来看,与另外两种方案FMCW和距离测试、多目标测试、角度测试相比,CW和FSK具有很大的优势。 因为它有很大的优点。 与CW技术相比,FMCW减少了距离、角度等多维信息,因此FMCW微动和存在检测具有更高的精度和灵敏度。
基于FRZN520的多普勒FMCW雷达模块解决方案
传统CW解决方案的特点
因为这种基于CW的方案只能通过被测物体反射信号的硬度来简单判断物体的距离。 因此,对于被测物体反映的信号硬度,RCS很难保证不同被测物体长触发距离的一致性。
例如,与儿童相比,成人的 RCS 更大,因此可以在更远的距离进行测量以触发雷达。 一个问题是连续波雷达无法识别固定区域内的物体。 如果区域外的物体有RCS或运动范围较大,就会成为不必要的干扰信号,导致雷达误触发。
5.8GHz多普勒FMCW雷达模块解决方案的优势
5.8GFMCW方案是基于FR520开发的。 5.8GHz雷达传感器集成数字锁相环雷达信号频率侦测,支持FMCW测距,划定感知区域,屏蔽区域外干扰,低帧率,低成本,典型值大于0.08W,芯片集成高性能32位MCU。 MCU除了处理雷达内部信号外,还可以处理雷达内部信号。 OpenCPU 取代了部分主机系统。 FR520具有优异的微波特性和较强的灵敏度。 它可以在人体不活动时测量微弱的呼吸信号。 同时,在硬件上的FFT和算法的支持下,可以提取并确认有效的呼吸特征信息。
支持运动测试
它可以测量步行、快走、转圈、跳跃等运动。
支持微动检查
它可以测量点头、摇头、挥手、举手、微动作、浏览手机、翻书页等微小动作。
支持微动检查
通过捕捉呼吸信息来测量静止状态下的人体。
支持距离测量
支持多目标距离检测功能,可精准过滤区域外目标。
多普勒FMCW雷达模块解决方案应用场景示例
室外灯光屏蔽墙外干扰:设置安全距离,屏蔽办公室和会议室,避免墙外人员走动。
书房照明:在书房前拿起书籍时,会感应到光线。 在区域外工作的人员可以不受干扰地行走。
智能冰柜:设置当人或物体移动到感应距离之外时冰柜屏幕不亮。 当人靠近冰箱时,屏幕就会亮起。
智能卫浴:卫浴场景可包括镜头灯(人来灯亮,人走灯灭)、消毒灯、智能公厕、感应垃圾桶、智能卫浴取暖器、感应洗手液等使用场景,设置更多针对不同产品的准确感应距离。
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