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[参考译文] AWR1443:FMCW 雷达角度估算

Guru**** 2604225 points
Other Parts Discussed in Thread: AWR1443

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/601043/awr1443-fmcw-radar-angle-estimation

器件型号:AWR1443

您好!

我一直在观看有关 FMCW 雷达的 TI 培训视频、并注意到角分辨率=λ Ω/Ndcos (θ Ω)、其中 N 是接收天线的数量。

因此、如果 d=2 λ 和 θ=0、则表示角度分辨率= 2/N、这意味着:4个接收天线=> 28deg、在实践中几乎没有太多用途。 如果需要1deg 的分辨率、则需要数十个甚至超过100个天线!

听起来很简单、但结果让我感到惊讶、所以在这里发布需要再次确认。

非常感谢、

Zhe

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    您好 Zhe、
    您的理解是正确的、如果只有1 TX 和4RX、且视角为180度、则固有的角分辨率将限制为28度。 但 TI 器件支持3 TX,使您可以实现4*3=12个虚拟接收器,从而将分辨率提高了3倍。 有关 虚拟接收器阵列配置的基本理解,请参阅应用手册:www.ti.com/.../swra553。

    为了实现极高的分辨率、我们还可以级联多个芯片、以允许更多的接收器。

    此致、
    Vivek
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    您计算出的分辨率是由物理世界定义的"空间分辨率"。 但是、我们可以增加角域中 FFT 的长度、使"频域分辨率"小于"空间分辨率"。 例如、在1642芯片中、有2TX 4RX、因此您可以得到的"空间分辨率"为15度。 如果我们使用64点 FFT 来计算到达方向、则会得到3度(180/64)频域分辨率。 我不是说频率分辨率是准确的、而是说它比15度的"空间分辨率"要好得多。 这与人们使用的 FFT 大小始终大于样本数的想法相同。

    -Peter

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    您好、Zhe、

    关于您的问题、需要考虑三个方面:

    (1) 可以通过在 MIMO 模式下操作雷达来提高其角度分辨率。 例如、对于 M TX 天线和 N RX 天线、您可以有效地获得 MN "虚拟"天线。 在 AWR1443 EVM 中、有2个 TX 和4个 RX 用于方位角分辨率(=>8个虚拟天线)、为您提供2/8弧度= 14度的本机分辨率。 如果 您的天线配置部署了所有3个 TX 天线以实现方位角分辨率、则应将本机分辨率提高到2/12= 10度。 应用手册 http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/swra554/swra554.pdf 

    (2)分辨率和精度之间存在差异。 "分辨率"是指通过物体解析或分离近似值的能力。 [在本例中、能够分离两个相对于雷达具有相同距离和速度但角度不同的物体]。 精度、通常是指 在特定距离和速度下只有一个主要物体时的角度估算精度。  精度取决于信号 SNR 和天线非理想因素。 通常、使用良好的 SNR、您可以获得非常精确的角度测量(比 角分辨率高几倍)。 使用零填充(和/或使用跨箱内插)处理角度 FFT 也 有助于提高角度精度。

    (3)要解析多个物体,雷达只需在距离、速度和角度的3个维度中的一个维度解析它们。 因此、以距离或速度解析的两个物体 不需要以角度解析。 雷达的优势在于 其出色的距离和速度分辨率(AWR1443可获得几厘米的距离分辨率和几分之一米/秒的速度分辨率)。 因此、在典型的雷达应用中、距离和速度分辨率将减少对 超高角分辨率的需求。

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    非常感谢 Sandeep、您的回复让事情更加清晰。

    现在、如果您能与我再次确认以下内容、我将不胜感激:

    °只有一个主要物体、则可以估算其角度、例如精度可高达1 μ s

    但是、如果分辨率较差、例如10°、并且该角度内有2个物体。 即使这2个物体可以通过距离或速度进行解析、也无法再估算这两个物体的角度。

    我是对的吗?

    Zhe

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    您好、Zhe、
    如果两个物体以距离或速度进行解析、则可以使用 角度 FFT 单独估算其角度。 [无论它们的角度如何接近]。

    2D-FFT 以距离和速度解析物体。 因此、在2D-FFT 之后、这两个对象将显示在2D-FFT 网格中的不同单元格中(即来自这两个对象的信号不再相互干扰)。 请注意、每个天线都有一个这样的2D-FFT 网格。 对于每个物体,角度 FFT 随后在对应于该物体的2D-FFT 单元上跨天线执行。 training.ti.com/.../mmwaveSensing-FMCW-offlineviewing_0.pdf 的幻灯片#64-70 也讨论了类似的内容

    请告诉我这是否有帮助。

    Sandeep

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    谢谢 Sandeep、非常有帮助。

    如果我告诉您我的应用场景是什么、也许您可以给我更多帮助。 我们在大约±50°的视场和50米以内的距离内有多个移动物体。 我们需要绘制一个地图来显示每个对象的位置。

    每个物体不太可能具有相同的距离或速度、因此可以通过距离或速度进行解析。 然后、我们可以使用 ange-FFT 来测量每个物体的角度-这听起来我们不需要太多接收通道、这将使系统变得困难-那么您可以建议的最小接收通道是多少、 另一个问题是、为什么许多 TI 文档提到了芯片的级联使用、以便接收天线可以是数十天甚至超过100天?

    非常感谢、

    Zhe

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    您好、Zhe、
    对于您所述的应用、单个雷达芯片就足够了。 您不需要任何级联。
    Sandeep