多普勒FMCW雷達模塊5.8G感應方案,隨著雷達技術(shù)的發(fā)展,雷達產(chǎn)品的應用領域日益豐富,已成為智能照明、智能安全、智能家居、智能家電、輔助駕駛、能源控制、輔助醫(yī)療等領域的重要解決方案之一。
雷達是一種利用電磁波探測目標的電子設備,通過發(fā)射電磁波照射目標并接收其回波,獲得目標到電磁波發(fā)射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。目前,共有5.8GHz,24GHz,60GHz和77GHz。其中,5.8GHz雷達產(chǎn)品正在迅速取代傳統(tǒng)的紅外傳感模塊,用于智能照明、智能家居等領域。在汽車等領域。ADAS(AdvancedDriverAssistanceSystem)在應用中,雷達需要更高的分辨率和更窄的波束。此時,毫米波將是更好的選擇,但隨之而來的是成本的增加。
對于通信系統(tǒng),適當?shù)恼{(diào)制方法可以提高頻譜利用效率,提高通信系統(tǒng)的抗干擾性能。對于雷達,其目的不是像通信系統(tǒng)那樣傳輸數(shù)據(jù),但在調(diào)制雷達信號后,可以增加檢測和獲取信息的維度,并根據(jù)實際使用需要選擇調(diào)制方法。根據(jù)不同的調(diào)制方法,雷達可以分為CW雷達,(M)FSK雷達以及FMCW雷達等。雷達的中頻信號(IF)它是指低頻信號,包含有用信號和調(diào)制信號,如CW多普勒頻移信號,F(xiàn)MCW的Chirp信號屬于中頻信號的范疇。射頻信號(RF)是指將中頻信號混合到高頻,通過電磁波輻射到空間的信號。
多普勒效應
當運動物體以一定速度運動時,其頻率和相位會隨著運動速度的大小而變化,這被稱為多普勒頻移。對于觀察者來說,當運動物體靠近觀察者時,運動物體的頻率會增加,當運動物體遠離觀察者時,運動物體的頻率會降低。
天線是一種轉(zhuǎn)換器,將傳輸線上傳播的導波轉(zhuǎn)換為在無界媒體(通常是自由空間)中傳播的電磁波或相反的轉(zhuǎn)換器。其基本工作原理是當高頻電流通過導體時,周圍空間形成電場和磁場,形成外輻射電磁波,天線作為發(fā)射天線;相反,當導體周圍環(huán)境中存在電磁波時,導體上形成高頻電流,天線作為接收天線。
天線相互容易,其發(fā)射和接收性能相同。對于任何無源天線,它都可以用于發(fā)射或接收?!鞍l(fā)射天線”和“接收天線”根據(jù)實際應用劃定,即當天線用于發(fā)射時,即發(fā)射天線,反之亦然。
恒頻連續(xù)波—CW
頻率不隨時間變化的連續(xù)波屬于無調(diào)制雷達信號,通過測量運動物體的多普勒頻移來估計徑向速度,但不能判斷距離和方向。
頻移鍵控—FSK
載波信號范圍不變,但頻率會周期性變化,如FSK即在兩個頻點之間切換,屬于二進制調(diào)制模式,對于更高的調(diào)制模式稱為多進制頻移鍵控,即MFSK??梢詼y量移動物體的距離、速度。
調(diào)頻連續(xù)波—FMCW
FMCW指具有一定帶寬和頻率線性變化的連續(xù)信號,稱為Chirp信號,F(xiàn)MCW如果結(jié)合多天線方案,可以測試多個物體的距離和速度等,還可以測量物體的方位角。目前FMCW應用廣泛ADAS車載雷達。
從技術(shù)角度看,與其他兩種方案相比,F(xiàn)MCW與距離測試、多目標測試、角度測試相比,CW和FSK有很大的優(yōu)勢。因為它有很大的優(yōu)勢。FMCW比CW技術(shù)增加了距離、角度等多維信息,因此FMCW微動和存在檢測的精度和靈敏度較高。
基于FRZN520的多普勒FMCW雷達模塊方案
傳統(tǒng)CW方案特點
由于基于CW該方案只能通過被測物體反射的信號強度粗略判斷物體的距離。因此,對于被測物體反射的信號強度,RCS對于不同的被測物體,很難保證遠觸發(fā)距離的一致性。
例如,與嬰兒相比,成年人是成年人RCS更大,因此可以在更遠的距離被檢測到觸發(fā)雷達。一個問題是,CW雷達不能識別固定區(qū)域內(nèi)的物體,如果區(qū)域外的物體RCS或者運動范圍很大,會成為不必要的干擾信號,使雷達誤觸發(fā)。
5.8GHz多普勒FMCW雷達模塊方案的優(yōu)勢
5.8GFMCW方案基于FR520開發(fā),5.8GHz雷達傳感器集成數(shù)字鎖相環(huán),支持FMCW測距、劃定感應區(qū)、屏蔽區(qū)外干擾、低功耗、低成本、典型值小于0.08W,?????芯片集成高性能32位MCU,該MCU除處理雷達內(nèi)部信號外,還可以處理雷達內(nèi)部信號OpenCPU取代部分上位機系統(tǒng)。FR520優(yōu)有優(yōu)異的微波特性和較強的靈敏度,能在人體不活動的情況下檢測到微弱的呼吸信號,同時在硬件上FFT以及算法的加持,提取并確認有效的呼吸特征信息。
支持運動測試
可檢測走路、快走、轉(zhuǎn)圈、跳躍等運動。
支持微動檢測
可檢測點頭、搖頭、揮手、舉手、微動身、刷手機、翻書等微小動作。
支持微動檢測
通過抓取呼吸信息來檢測靜態(tài)狀態(tài)下的人體。
支持距離檢測
支持多目標距離測量功能,可以準確過濾區(qū)域外的目標。
多普勒FMCW雷達模塊方案的應用場景示例
室內(nèi)照明-屏蔽墻外干擾:設置安全距離,屏蔽辦公室,會議室墻外人員行走。
書柜照明:在書柜前方靠近取書時感應燈光,區(qū)域外人員辦公,行走無干擾。
智能冰箱:設置距離感應距離以外的人或物體運動冰箱屏幕不亮,當人靠近冰箱時,屏幕亮起。
智能衛(wèi)生間:衛(wèi)生間場景可包括鏡前燈(人來燈亮、人走燈滅)、殺菌燈、智能廁所、感應垃圾桶、智能浴霸、感應洗手液等使用場景,為不同產(chǎn)品設置更準確的感應距離。