雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)與信號(hào)處理教學(xué)演示系統(tǒng)
一、產(chǎn)品介紹
雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)與信號(hào)處理教學(xué)演示系統(tǒng)是一套集雷達(dá)探測(cè)、信號(hào)處理分析、存儲(chǔ)與回放等功能于一體用于教學(xué)演示的系統(tǒng)；主要應(yīng)用于在對(duì)雷達(dá)工作原理的認(rèn)知，對(duì)雷達(dá)工作方式理解以及對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)的處理。雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)與信號(hào)處理教學(xué)演示系統(tǒng)由雷達(dá)探測(cè)模塊和上位機(jī)軟件系統(tǒng)組成。雷達(dá)探測(cè)模塊進(jìn)行環(huán)境目標(biāo)探測(cè)，通過通信接口傳輸數(shù)據(jù)至上位機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理、分析和顯示。
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二、工作原理
雷達(dá)模塊通過天線向外發(fā)射毫米波，接收目標(biāo)反射信號(hào)，采集零中頻信號(hào)經(jīng)通信接口上傳至 PC 端，使用配套軟件處理后得到用戶所需相應(yīng)信息；如零中頻數(shù)字信號(hào)，物體與雷達(dá)的相對(duì)距離、相對(duì)速度、角度、運(yùn)動(dòng)方向等；雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)與信號(hào)處理教學(xué)演示系統(tǒng)基本工作原理如下圖所示：
三、裝置（系統(tǒng)）技術(shù)參數(shù)
- 電氣參數(shù)：額定電壓：+12VDC
- 額定功率：≤7W 射頻參數(shù)：通道：3Tx-4Rx
- 工作頻段：76GHz~81GHz 調(diào)制模式：FMCW、CW
- 調(diào)制參數(shù)：發(fā)射功率：10dBm
- 通訊接口：USB(UART)、LAN
- 尺寸：安裝位置：底部/頂部孔位圖，外部機(jī)械尺寸圖
-
接口示意圖：
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- 方向圖：
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四、測(cè)試和分析軟件操作說明
本系統(tǒng)搭配有專用軟件系統(tǒng)，具備雷達(dá)參數(shù)設(shè)置、數(shù)字信號(hào)接收處理以及處理結(jié)果顯示功能。其軟件操作界面如圖所示：
五、功能界面說明
軟件具有雷達(dá)時(shí)域/頻域波形顯示、數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果顯示、參數(shù)選擇、雷達(dá)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/回放等功能。
其中，時(shí)域波形顯示 4 個(gè)雷達(dá)接收通道的零中頻數(shù)字信號(hào)，可實(shí)時(shí)選擇每個(gè) Chirp 信號(hào)進(jìn)行顯示；
信號(hào)處理結(jié)果顯示包含一維（Rang-FFT）顯示、二維（Rang-Doppler）顯示、目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果方位顯示，根據(jù)不同的需求進(jìn)行選擇；
參數(shù)設(shè)置包含雷達(dá)參數(shù)設(shè)置、文件參數(shù)設(shè)置、轉(zhuǎn)臺(tái)參數(shù)設(shè)置、檢測(cè)參數(shù)的設(shè)置；
目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果列表顯示是對(duì)檢測(cè)到的目標(biāo)的空間信息（距離、角度、速度）進(jìn)行列表顯示。
軟件運(yùn)行環(huán)境：
系統(tǒng)版本：Windows7 及其以上版本，.Net Framework 4 及其以上版本網(wǎng)卡：支持千兆以太網(wǎng)
內(nèi)存：≥4G
CPU：核心數(shù)≥8 核，主頻≥2.0GHz
六、操作流程
6.1、連接
達(dá)上電開機(jī)，等待 5s 左右，使以太網(wǎng)初始化完成；
進(jìn)入軟件，選擇需要的工作模式。本軟件使用兩種接口工作模式，分為以太網(wǎng)模式和串口模式，用以進(jìn)行選擇雷達(dá)使用不同功能。其中以太網(wǎng)模式主要在用正常使用雷達(dá)獲取數(shù)據(jù)
，系統(tǒng)打開 UDP 端口連接； 打開成功后，按鍵背景變?yōu)榫G色
，未打開成功請(qǐng)根據(jù)提示進(jìn)行檢查。如出現(xiàn)異常，請(qǐng)重新啟動(dòng)雷達(dá)。
6.2、單幀工作模式
本系統(tǒng)預(yù)設(shè)定有單幀模式，方便于用戶在某些特定場(chǎng)合進(jìn)行獲取精確幀數(shù)據(jù)。在單幀模式下，用戶每點(diǎn)擊1 次單幀測(cè)試按
，系統(tǒng)進(jìn)行 1 幀數(shù)據(jù)分析、顯示
等功能。用戶可根據(jù)需求進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置。如顯示零中頻數(shù)字信號(hào)和 Rang-FFT 距離像；
6.3、正常連續(xù)幀模式：
，本系統(tǒng)進(jìn)入正常連續(xù)幀模式；在連續(xù)幀模式下，用戶根據(jù)需 求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，可連續(xù)獲得數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)。連續(xù)幀模式下，當(dāng) Chirp 參數(shù)選擇在xx-50km/h及其以上時(shí)，上傳幀率為 20 幀/s，選擇為 xx-25km/h 時(shí)，上傳幀率為≥10 幀/s。
6.4、數(shù)據(jù)處理選擇與顯示
系統(tǒng)正常工作時(shí)，用戶可根據(jù)需要切換數(shù)據(jù)處理方式，并進(jìn)行處理結(jié)果方式；系統(tǒng)默認(rèn)工作模式為 FMCW，發(fā)射天線 TX1，Chirp 調(diào)制參數(shù) 5km - 25km/h，Chirp 采樣點(diǎn)256點(diǎn)，Chirp個(gè)數(shù) 256；
6.5、Rang-FFT 一維像：
6.6、Rang-Doppler 二維像：
在顯示二維距離像時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行 Rang-Doppler 數(shù)據(jù)處理，形成
。
6.7、目標(biāo)檢測(cè)空間位置
在信號(hào)處理選擇框中選擇 TargetDetection，進(jìn)入目標(biāo)空間位置檢測(cè)，并直觀進(jìn)行空間方位距離顯示，右側(cè)為列表式顯示目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果。
6.8、參數(shù)設(shè)置：
在系統(tǒng)正常工作中，可根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；參數(shù)設(shè)置分為：雷達(dá)參數(shù)的選擇與設(shè)置、存儲(chǔ)/回放文件參數(shù)選擇與設(shè)置、轉(zhuǎn)臺(tái)參數(shù)選擇與設(shè)置及檢測(cè)參數(shù)
的選擇與設(shè)置。參數(shù)設(shè)定時(shí)請(qǐng)保持連接狀態(tài)，如出現(xiàn)異常，請(qǐng)重啟雷達(dá)系統(tǒng)。
雷達(dá)參數(shù)選擇設(shè)置有工作模式、發(fā)射天線選擇、CW 模式時(shí)工作頻率、發(fā)射功率百分比、接收通道增益以及 Chirp 參數(shù)配置。
工作模式有 FMCW 和 CW 兩種模式，在 FMCW 模式下，可選擇 Chirp 參數(shù)配置，
為256*256 矩陣點(diǎn)。其中二維結(jié)果顯示相比較 FMCW 模式下顯示有所不同。如下圖所示：
用戶在系統(tǒng)正常工作中可進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在存儲(chǔ)完成后可進(jìn)行回放。
存儲(chǔ)信息默認(rèn)為存儲(chǔ) 4 個(gè)接收通道基帶數(shù)字信號(hào)，用戶在數(shù)據(jù)處理框中選擇了目標(biāo)檢測(cè)，則可以進(jìn)行目標(biāo)信息存儲(chǔ)。默認(rèn)存儲(chǔ)路徑為軟件根目錄，用戶可點(diǎn)擊瀏覽
進(jìn)行目標(biāo)路徑文件夾選擇。
，則進(jìn)行所選數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；存儲(chǔ)文件名以當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間命名，存儲(chǔ)過程中會(huì)進(jìn)行存儲(chǔ)幀計(jì)數(shù)指
。存儲(chǔ)所需數(shù) 據(jù)結(jié)束后，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按鈕的結(jié)束按鈕，結(jié)束存儲(chǔ)。存儲(chǔ)結(jié)果如下圖所示：
結(jié)束后，重新播放時(shí)需重新導(dǎo)入文件。
其中串口參數(shù)需根據(jù)用戶轉(zhuǎn)臺(tái)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，圖上所示為默認(rèn)控制轉(zhuǎn)臺(tái)參數(shù)。包含 3 個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)控制命令：轉(zhuǎn)臺(tái)復(fù)位、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。設(shè)置值為相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)值，為正數(shù)且精確至2位小數(shù)。
如用戶需要更改其他型號(hào)轉(zhuǎn)臺(tái)，需根據(jù)命令格式寫入根目錄轉(zhuǎn)臺(tái)配置文件，修改結(jié)束后，點(diǎn)擊刷新按扭
。
Turntable.ini -------- 為 配 置 文 件 名 ， 請(qǐng) 勿 改 動(dòng) ； CmdEndFlag:true---------表示是否命令結(jié)尾需要加字符“rn”；
Reset[3]:1or 1mm1 1pa0 --------表示復(fù)位命令，且復(fù)位命令需要 3 個(gè)；
TurnLeft[1]:1PR-TurnNumber---------表示左轉(zhuǎn)命令，TurnNumber 為需要轉(zhuǎn)動(dòng)角度值助記符，須保持一致； 格式為：【TurnLeft[1]:】【命令】【TurnNumber】
TurnRight[1]:1PR+TurnNumber---------表示右轉(zhuǎn)命令，格式如左轉(zhuǎn)格式一致。
6.8.4、檢測(cè)參數(shù)：
