💥💥💞💞欢迎来到本博客❤️❤️💥💥

🏆博主优势：🌞🌞🌞博客内容尽量做到思维缜密，逻辑清晰，为了方便读者。

⛳️座右铭：行百里者，半于九十。

📋📋📋本文目录如下：🎁🎁🎁

目录

 ⛳️赠与读者

💥1 概述

一、调频连续波（FMCW）雷达系统概述

二、目标检测流程

📚2 运行结果

🎉3 参考文献 

🌈4 Matlab代码实现

---

 ⛳️赠与读者

👨‍💻做科研，涉及到一个深在的思想系统，需要科研者逻辑缜密，踏实认真，但是不能只是努力，很多时候借力比努力更重要，然后还要有仰望星空的创新点和启发点。建议读者按目录次序逐一浏览，免得骤然跌入幽暗的迷宫找不到来时的路，它不足为你揭示全部问题的答案，但若能解答你胸中升起的一朵朵疑云，也未尝不会酿成晚霞斑斓的别一番景致，万一它给你带来了一场精神世界的苦雨，那就借机洗刷一下原来存放在那儿的“躺平”上的尘埃吧。

     或许，雨过云收，神驰的天地更清朗.......🔎🔎🔎

💥1 概述

用于目标检测的调频连续波(FMCW)雷达系统研究

根据系统需求配置调频连续波（FMCW）波形。然后定义目标的距离和速度，并模拟其位移。在同一仿真循环过程中，计算发射信号和接收信号以确定差频信号（beat信号）。然后对接收信号进行距离快速傅里叶变换（Range FFT），以确定目标距离……

引言
本文模拟了一个用于目标检测的调频连续波（FMCW）雷达系统。FMCW雷达是一种通过连续发射信号的雷达系统，其信号频率随时间变化，通常呈扫频模式。通过分析发射信号和接收信号之间的频率差，FMCW雷达可以同时确定目标的距离和速度。

关键概念

• FMCW雷达：一种发射连续波并进行频率调制的雷达系统，能够同时测量目标的距离和速度。

• 目标生成：在本模拟中，我们创建了一个具有定义初始位置和速度的虚拟目标。这个“生成”的目标代表了一个我们的模拟雷达将尝试检测的对象。

• 目标检测：通过对接收的雷达信号进行信号处理技术，识别目标的存在、距离和速度的过程。

一、调频连续波（FMCW）雷达系统概述

• 基本原理
  • FMCW雷达通过发射频率随时间变化（通常为扫频模式）的连续波信号，然后接收目标反射回来的信号。由于发射信号到目标再返回有时间延迟，接收信号和发射信号之间会存在频率差。通过分析这个频率差，可以同时确定目标的距离和速度等信息。这一原理基于电磁波的传播特性，即当雷达波遇到目标时会发生反射，反射波携带了目标的相关信息返回雷达接收端。
• 系统组成部分及功能
  • 上位机显示与控制界面
    • 功能一：信息显示：显示雷达检测到的目标信息，像距离、相对速度、角度、信号强度等信息。例如在目标检测中，能直观地将检测到的目标距离等参数展示给使用者。
    • 功能二：工作模式与旋转速度控制（若有伺服系统）：可以控制雷达的工作模式以及旋转速度（如果存在伺服系统的话），这有助于根据不同的检测需求调整雷达的工作状态，如在不同场景下选择合适的扫描速度和模式来提高目标检测效率。
  • 信号处理机（主要由FPGA/DSP组成）
    • 功能一：系统控制：控制整个雷达系统的工作模式和状态，这是整个雷达系统有序运行的关键，确保各个部分按照预定的方式协同工作。
    • 功能二：接口实现：实现对内、外高速接口，使得雷达系统能够与其他设备或者模块进行数据交互。
    • 功能三：数据处理与存储：对接收的数据进行处理，并将相关信息存储起来，这对于后续的分析以及目标特征提取等有着重要意义。
  • 收发支路（由DDS、滤波器、混频、功分、放大器、本振、晶振、ADC等组成）
    • 功能一：信号产生：能够产生雷达所需的各种信号，为雷达的正常工作提供信号源。
    • 功能二：信号处理：进行倍频、放大、变频等操作，对原始信号进行加工处理以满足雷达系统的要求。
    • 功能三：信号采集：采集信号以便后续的分析处理，确保能够获取到目标反射回来的有效信号。
  • 天线（主要由两个收发天线组成）：用于发射与接收电磁波信号，是雷达与外界进行信号交互的媒介，发射出去的电磁波遇到目标后反射回来被天线接收，从而实现目标的探测。

二、目标检测流程

• 波形配置
  • 根据系统需求配置调频连续波（FMCW）波形。波形的配置需要考虑多个因素，例如目标的特性、检测环境等。不同的波形可能会对目标检测的精度、距离范围等产生影响。例如在短距离高精度检测场景下，可能需要配置特定的扫频带宽和周期的波形。
• 目标定义与模拟
  • 目标定义：定义目标的距离和速度，并模拟其位移。这里创建了一个具有初始位置和速度的虚拟目标，模拟真实场景下目标的运动状态，这是目标检测的基础，因为只有明确目标的特性才能准确地进行检测和分析。
  • 位移模拟：模拟目标的位移有助于在不同的运动状态下测试雷达系统的检测能力，考虑到目标在实际场景中是动态变化的，这种模拟能够更全面地评估雷达系统的性能。
• 信号计算与处理
  • 差频信号计算：在同一仿真循环过程中，计算发射信号和接收信号以确定差频信号（beat信号）。由于发射信号和接收信号之间存在频率差，这个差频信号包含了目标距离和速度的信息。通过精确计算差频信号，可以为后续确定目标的距离和速度等参数提供依据。
  • 距离快速傅里叶变换（Range FFT）：对接收信号进行距离快速傅里叶变换（Range FFT）以确定目标距离。快速傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学工具，在雷达信号处理中，通过Range FFT能够从接收信号的频域特征中提取出目标距离信息。这一过程利用了FMCW雷达信号的特性，即目标距离与接收信号的频域特征之间存在特定的数学关系。

📚2 运行结果

部分代码：

c = 3e8;  % Speed of light
fc = 77e9;  % Carrier frequency
max_range = 200;  % Max Range
range_res = 1;  % Range Resolution
max_vel = 100;  % Max Velocity

...

% FMCW Waveform Generation
B = c / (2*range_res);
Tchirp = 5.5 * 2 * (max_range/c);
slope = B/Tchirp;

Nd = 128;  % Number of doppler cells
Nr = 1024;  % Number of range cells

% Time vector
t = linspace(0, Nd*Tchirp, Nr*Nd);

% Initialize signal vectors
Tx = zeros(1, length(t));
Rx = zeros(1, length(t));
Mix = zeros(1, length(t));

r_t = zeros(1, length(t));
td = zeros(1, length(t));

🎉3 参考文献 

文章中一些内容引自网络，会注明出处或引用为参考文献，难免有未尽之处，如有不妥，请随时联系删除。(文章内容仅供参考，具体效果以运行结果为准)

[1]岳文豹.FMCW雷达测距系统的研究与实现[D].中北大学[2025-01-22].

[2]王保华.近程LFMCW雷达测距系统的研究与实现[D].重庆大学[2025-01-22].

[3]于欣瑶.毫米波雷达多目标检测算法的研究[D].大连海事大学,2023. 

🌈4 Matlab代码实现

资料获取，更多粉丝福利，MATLAB|Simulink|Python资源获取