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[参考译文] IWR1443BOOST：在短距离(5至30cm)内进行亚毫米级精度的距离测量。

admin
Guru**** 2553450 points
Other Parts Discussed in Thread: IWR1443BOOST

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/618907/iwr1443boost-sub-millimeter-accuracy-distance-measurement-on-a-short-range-from-5-to-30cm

器件型号：IWR1443BOOST

您好！

在我们的医疗设备开发项目中、我们希望使用 IWR1443BOOST 进行精确的短距离(从5cm 到30cm)距离测量、分辨率约为0.1mm。

据我目前的理解、仅通过使用器件的4GHz 最大带宽依赖于 IF 信号的频率偏移、最大分辨率仅为5cm 左右(在无人机高度演示中观察到、并使用"mmWave Sensing Estimator"进行计算)。 但是、使用 IF 信号的相位时、应该可以达到亚毫米级精度(生命体征演示)。 另一方面、在所有示例中、我发现基于相位的距离测量仅用于振动/定期移动物体(水表面、发动机、心跳等)。

在本例中、我们希望以高(0.1mm)分辨率测量在上述极短距离(25cm)上移动的物体。 我们希望在整个范围内具有该精细分辨率。 例如：物体可能距离传感器70.4mm、并且可以移动到距离雷达125.7mm 的位置、只需停留在那里。 因此、物体的运动不是在时周期性的！

是否可以配置器件以实现上述目标？ 如果是、如何操作？ (基本上、我们希望用该雷达替代激光测距仪)。

提前感谢您、

Viktor Varjas

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    TI__Guru**** 2553450 points
    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。

    您好、Viktor、

    TI 的毫米波器件确实可以实现0.1mm 的测量精度。

    正确的是、借助标准 FMCW 处理、您可以实现的最佳距离分辨率为4-5cm (具有最大带宽)、 但是、区分距离分辨率和距离精度很重要、您可以使用2级算法实现亚毫米级精度、首先使用标准处理获得初始距离估算、然后在所需距离周围执行缩放 FFT 以获得更精确的精度。 实际上、我们正在开发一个高精度演示来演示此功能、该演示将在 TI.com 上发布。

    距离分辨率和距离精度之间的差异：

    在传统测量中、精度不能比分辨率更好、因为分辨率是 您可以测量的最佳刻度。 但是、在雷达术语中、分辨率(距离分辨率)始终在两 个(或更多)物体的上下文中被指代、并被定义为两个物体之间的最小距离、从而能够将其检测为单独的物体。 这是 一个物理限制(范围 RES = c/2*B、其中 c 是光速、B 是扫描带宽)、取决于 雷达传感器可以提供的线性调频脉冲扫描带宽。 扫描带宽越大、距离分辨率越高。

    因此、从根本上说、最大带宽 = 4GHz 时、距离分辨率约为4cm。

    但是、取决于距离分辨率的距离精度可能优于距离分辨率：

    距离精度

    这通常被定义为作为 SNR 函数的单点目标距离估算值变化的经验公式。 从本质上讲、这是衡量我们能够确定目标实际范围的程度的一个尺度。 距离精度是距离 分辨率和 SNR 的函数。

    *注意： 这是理论上的最大精度，软件中可能需要进行额外的后处理才能达到此值。  理论最大距离精度是距离分辨率和 SNR 的函数。 它被定义为范围精度=范围分辨率/sqrt (2 x SNR)。 但是、可实现的精度还取决于(受限于) FFT 的大小、因为它定义了 FFT 分辨率(也称为距离 箱间分辨率)。 直观地说、FFT 粒度需要足够精细以测量所需的距离增量、因此 应用可能需要首先使用提供的线性调频脉冲配置获得初始粗略距离测量、然后在 目标距离上执行缩放 FFT、 在具有更高阶 FFT 的软件中使用额外处理。

    有关高精度测量的注意事项、请参阅以下主题。

    https://e2e.ti.com/support/sensor/mmwave_sensors/f/1023/t/597434

    https://e2e.ti.com/support/sensor/mmwave_sensors/f/1023/t/612730

    此致

    尼廷  

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    TI__Guru**** 2553450 points
    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。
    谢谢您 Nitin、这个回答非常有帮助！ 特别是有关物体静止的注释。 我们的物体有时移动得非常快、必须以高频率(~100Hz)对距离进行采样、因此没有时间等待几秒钟、然后才能进行精确测量。
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    TI__Guru**** 2553450 points
    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。
    您好、Viktor、

    我认为我需要详细说明固定部分。 基本要求不是物体保持静止以进行高精度测量、而是要实现良好的 SNR (约20dB)。 根据您的物体、如果您可以获得所需的 SNR、则可以在100Hz 时实现0.1mm 的所需精度。 实际上、我们现在正在进行的高精度演示不需要物体静止。 我们将在接下来的几个月内在 TI.com 上提供该演示。

    我之前提到的线程与极高精度距离测量(50微米)相关、这就是物体保持静止几秒钟以通过累积更多线性调频脉冲获得良好 SNR 的原因。

    您能否提供在您的方案中检测到的物体的概念？

    此致
    尼廷
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    TI__Guru**** 2553450 points
    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。

    您好、Nitin、

    物体是一个面积为12cm^2的塑料圆(厚度为1-2mm)。 这会奏效吗？ 最好使用什么材料？

    圆的表面与雷达平面不正交！

    提前感谢您、

    维克托

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    TI__Guru**** 2553450 points
    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。
    您好、Viktor、

    如果您能够灵活选择材料、则金属将是作为雷达目标的最佳选择。 如果目标形状像角反射器、效果会更好。 鉴于目标相对较小、半径为1.95cm、您可能需要使用窄雷达波束来减少杂波并提高 SNR。 这可以通过使用透镜(由电介质材料制成)或天线设计来实现。

    我们没有尝试过这种情况、因此很难对该设置中可实现的精度给出确切的答案、但对于金属目标、这可能是可以实现的。 找出这种情况的最佳方法是首先尝试在静止状态下以所需的方向检测物体、并查看可以获得的精度。

    此致
    尼廷