MFCW雷达及其应用
FM-CW雷达系统在本科教学中的应用
第 ５期
电气 电子教学学报
Ｊ ＯＵＲＮ ＡＬ ＯＦ Ｅ ＥＥ
Ｖ０ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． ５
０ｃ ｔ ． ２ ０ １ ３
２ ０ １ ３年 ｌ ０月
Ｆ Ｍ－ Ｃ Ｗ 雷达 系统 在 本 科 教 学 中的应 用
王 海鹏
（ 复旦 大 学 波散 射 与遥 感信 息 重点 实验 室 ， 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ３ ）
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பைடு நூலகம்
“ 遥 感原 理 与技术 ”是我 校信 息 科 学 与工 程学
24GHzFMCW汽车防撞雷达发射机研究与应用开题报告
24GHzFMCW汽车防撞雷达发射机研究与应用开题报告一、选题背景和意义在汽车领域，防碰撞雷达是一项十分重要的安全技术。
其主要作用是对车辆周围环境进行检测，并在危险情况下发出警报或自动制动，从而避免或减少交通事故的发生。
目前，汽车防碰撞雷达主要采用24GHz频段FMCW技术。
由于24GHz频段的微波具有穿透性强、雨雪等恶劣天气影响小、设备成本低等特点，因此广泛应用于汽车防碰撞雷达领域中。
本课题将研究24GHz频段FMCW汽车防碰撞雷达发射机技术，并实现其在车辆中的应用。
对于未来汽车安全技术的发展，具有积极推动作用。
二、研究内容和目标本课题的研究内容主要包括以下几个方面：1.24GHz频段FMCW技术原理研究。
2.发射机电路设计与优化。
3.发射功率、频偏、调制方式等参数参数的优化研究。
4.整合设计与测试。
本课题的目标是实现24GHz频段FMCW汽车防碰撞雷达发射机技术，并在实际车辆中进行应用测试。
通过对发射机技术的研究，实现汽车防碰撞雷达对周围环境的快速、准确检测，提高车辆的安全性能。
三、研究方法和技术路线本课题采用理论研究和实验研究相结合的方法。
具体技术路线如下：1.阅读相关文献，学习24GHz频段FMCW技术的原理和应用。
2.分析现有发射机电路设计方案，选择适合本课题的方案参考。
3.对相应的发射技术参数进行优化研究，确定发射机电路设计方案。
4.建立发射机电路模型进行仿真计算，优化设计。
5.实验测试，对比分析实验数据。
6.整合设计与测试，完成24GHzFMCW汽车防碰撞雷达发射机的研制工作。
四、可行性分析本课题的技术路线和研究内容均已得到大量前人的研究成果和实验数据的支持。
此外，已有市场上的24GHz频段FMCW汽车防碰撞雷达产品存在，能够提供技术指导和实验参考。
因此，本课题的可行性较高。
五、研究进展和计划目前，本课题的研究进展包括：阅读相关文献，理论研究和发射机电路设计方案的初步确定。
下一步的计划是，基于确定的电路设计方案进行模拟仿真计算和实验测试，优化发射机参数，提高其性能表现。
北京瑞普三元雷达液位计
雷达物位计
选型样本
Байду номын сангаас北京瑞普三元仪表有限公司
目
录
一、产品概览...................................................................................................................................................... 2 二、雷达原理...................................................................................................................................................... 3 三、 LD20........................................................................................................................................................... 5 3.1 概述........................................................................................................................................................ 5 3
fcw的告警时间参数
fcw的告警时间参数【最新版】目录1.FCW 的概述2.FCW 的告警时间参数的定义3.FCW 的告警时间参数的设置方法4.FCW 的告警时间参数的应用实例5.FCW 的告警时间参数的优缺点分析正文一、FCW 的概述FCW，全称为前车距离预警系统，是一种智能驾驶辅助设备。
通过雷达或摄像头检测前车距离，当距离过近时，系统会发出预警，提醒驾驶员保持安全距离，从而降低交通事故的发生率。
二、FCW 的告警时间参数的定义FCW 的告警时间参数是指系统在检测到前车距离过近时，发出预警的时间。
通常以毫秒为单位，表示从检测到危险情况到发出预警的时间间隔。
三、FCW 的告警时间参数的设置方法FCW 的告警时间参数需要根据实际道路情况、车辆性能和驾驶员反应时间等多个因素进行设置。
一般来说，告警时间参数的设置需要考虑以下因素：1.道路条件：不同的道路条件，如市区道路、高速公路等，对应的安全距离和告警时间参数会有所不同。
2.车辆性能：车辆的制动性能、加速性能等会影响告警时间参数的设置。
3.驾驶员反应时间：驾驶员的反应时间也会影响告警时间参数的设置，一般来说，驾驶员的平均反应时间为 0.5-1 秒，即 500-1000 毫秒。
四、FCW 的告警时间参数的应用实例以某款 FCW 系统为例，其告警时间参数设置如下：1.城市道路模式：安全距离设置为 2 秒，即 2000 毫秒，告警时间参数设置为 1.5 秒，即 1500 毫秒。
2.高速公路模式：安全距离设置为 2.5 秒，即 2500 毫秒，告警时间参数设置为 2 秒，即 2000 毫秒。
五、FCW 的告警时间参数的优缺点分析FCW 的告警时间参数的设置具有一定的优点，如能提醒驾驶员保持安全距离，降低交通事故的发生率。
然而，同时也存在一定的缺点，如在交通拥堵的情况下，频繁的预警可能会给驾驶员带来困扰。
fcw的告警时间参数
fcw的告警时间参数1. 什么是fcw？FCW（Forward Collision Warning）是一种车辆安全系统，用于预警驾驶员前方可能发生碰撞的危险情况。
它通过使用车载传感器和相应的算法来监测车辆前方的交通状况，并在发现潜在碰撞风险时向驾驶员发出警告，以帮助驾驶员采取适当的行动避免碰撞。
2. fcw的工作原理FCW系统通过车载传感器（通常是雷达或摄像头）来感知车辆前方的交通状况。
传感器会实时监测前方车辆的距离、速度和相对运动方向等信息，并将这些数据传输给算法进行分析。
基于这些数据，FCW系统会根据预设的安全距离和速度差等参数来评估前方是否存在碰撞风险。
如果系统判断存在潜在碰撞风险，就会触发警告机制。
3. fcw的告警时间参数告警时间参数是FCW系统中的一个重要设置，它决定了系统在发现碰撞风险后何时向驾驶员发出警告。
下面是一些常见的告警时间参数：3.1 前向时间间隔前向时间间隔是指车辆前方与其它车辆之间的时间间隔。
它可以根据车辆的速度和预设的安全距离来计算。
在FCW系统中，前向时间间隔通常被用来评估碰撞风险的程度。
当前向时间间隔小于某个预设阈值时，系统会认为存在较高的碰撞风险，并触发警告机制。
这个阈值可以根据实际情况进行调整，以平衡误报和漏报的风险。
3.2 前向时间间隔阈值前向时间间隔阈值是前向时间间隔的一个设定值，用于判断是否触发碰撞警告。
当前向时间间隔小于该阈值时，系统会向驾驶员发出警告。
前向时间间隔阈值的设定应该考虑到驾驶员的反应时间和刹车系统的响应时间等因素。
如果阈值设置得过小，可能会导致频繁的误报；而如果设置得过大，可能会延迟警告的触发，增加碰撞风险。
3.3 告警提前时间告警提前时间是指系统在发现碰撞风险后提前多长时间向驾驶员发出警告。
它可以根据驾驶员的反应时间和刹车系统的响应时间来设定。
告警提前时间的设定应该考虑到驾驶员的认知和反应能力，以及车辆的制动性能等因素。
如果设定得过小，可能会给驾驶员造成困扰；而如果设定得过大，可能会延迟驾驶员的反应，增加碰撞风险。
FCW的名词解释
FCW的名词解释FCW，即Forward Collision Warning，是一项车辆安全技术，旨在通过通过车辆之间的雷达、摄像头和传感器等设备，提供前车碰撞警告，以帮助驾驶员避免前方碰撞事故的发生。
在本文中，我们将详细解释FCW的工作原理、优势、不足之处以及其未来发展的前景。
1. FCW的工作原理FCW的工作原理基于先进的车辆感知系统，靠着与车辆周围媒体进行实时的通信和数据交换，以侦测前方的车辆以及障碍物。
其中，使用的传感器包括雷达、摄像头和红外线传感器等。
雷达技术的应用可以实时测量与前方车辆的距离和速度，摄像头则可以识别车辆或行人的轮廓并进行实时图像处理。
通过这些传感器的数据分析与融合，系统可以确保对于潜在碰撞风险的快速识别，从而提供驾驶员警告信号。
2. FCW的优势FCW作为一项车辆安全技术，具有多项优势。
首先，它可以在驾驶员疲劳或分心的情况下提供额外的警示，以减少碰撞的风险。
其次，FCW技术可以通过减少车辆碰撞事故来保证驾驶员和行人的安全。
同时，它还可以促进交通的流畅，降低道路拥堵程度。
此外，FCW技术还是自动驾驶系统的基础之一，为未来高级驾驶辅助系统的发展提供了基础。
3. FCW的不足之处尽管FCW有诸多优势，但仍然存在一些不足之处。
首先，FCW系统对于复杂的驾驶环境和极端气候条件下的性能可能有限。
例如，在大雾、暴雨或积雪的情况下，传感器的视线可能被阻断或干扰，导致FCW系统的准确性和可靠性下降。
其次，FCW技术在某些情况下可能会误报警。
例如，当前方车辆紧急刹车或变道时，系统可能会误认为存在碰撞风险，从而发出误报警信号。
这些误报可能会干扰驾驶员的正常驾驶体验，并降低驾驶者对FCW系统的信任。
4. FCW的未来发展随着技术的不断进步和创新，FCW技术在未来有着广阔的应用前景。
首先，通过结合其他车辆安全技术，如自适应巡航控制系统（ACC）和自动紧急刹车系统（AEB），可以实现更高级别的碰撞预警和主动避免功能。
基于MFC消息机制与Direct3D的雷达目标显示实现
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中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ９ ５ ７ ． ５ ２ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ９— ０ ４ ０ １ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３— ０ ０ ５ ２— ０ ４
Ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ａ ｄ ａ ｒ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＭＦＣ ｍｅ ｓ ｓ ａ ｇ ｅ
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自动驾驶基础（二十二）之FMCW雷达简介
自动驾驶基础（二十二）之FMCW雷达简介FMCW 雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波, 并接收目标的反射信号.发射波的频率在时域中按调制电压的规律变化.FMCW 毫米波雷达的发射信号采用的是频率调制，常用的调制信号有: 正弦波信号、锯齿波信号和三角波信号等，当以三角波或锯齿波作为调频波时，称其为线性调频连续波（LFMCW）。
三角波线性调频连续波利用差拍傅立叶方式在一个周期内就可无模糊确定目标距离和速度，处理简单，易于实现，它利用发射信号的线性调频和从目标反射回来的接收信号频率的变化相关和频谱配对来进行动目标的测量，比较易于实现的测距测速FMCW 雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波, 并接收目标的反射信号.发射波的频率在时域中按调制电压的规律变化.FMCW 毫米波雷达的发射信号采用的是频率调制，常用的调制信号有: 正弦波信号、锯齿波信号和三角波信号等，当以三角波或锯齿波作为调频波时，称其为线性调频连续波（LFMCW）。
三角波线性调频连续波利用差拍傅立叶方式在一个周期内就可无模糊确定目标距离和速度，处理简单，易于实现，它利用发射信号的线性调频和从目标反射回来的接收信号频率的变化相关和频谱配对来进行动目标的测量，比较易于实现的测距测速连续波雷达，因此三角波线性调频连续波雷达的设计和实现，有着非常重要的现实意义。
LFMCW 波雷达的工作原理是用回波信号和发射信号的一部分进行相干混频，得到包含目标的距离和速度信息的中频信号，然后对中频信号进行检测即可得到目标的距离和速度。
当目标物体是相对静止的，发射信号碰到目标物体后被反射回来，产生回波信号，回波信号与发射信号形状相同，只是在时间上延迟了τ（τ=2R/c），式中：R —目标物体的距离；c—光速。
发射信号与回波信号的频率差即为混频输出的中频信号频率f0，根据相似三角形的关系，由上图（a）可以得出：从上式中可以看出，在调制周期T 和调频带宽确定的情况下，目标距离与LFMCW 雷达前端混频器输出的中频信号频率成正比，这就是目标物体处于相对静止的情况下LFMCW 雷达测距原理。
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题目调频连续波雷达及其在雷达物位计中的应用学生姓名学号院系指导教师目录1绪论 (3)1.1连续波雷达简介 (3)1.2 连续波雷达分类 (4)2线性调频连续波（LFMCW）雷达 (4)2.1 LFMCW雷达的特点 (4)2.2雷达系统基本结构模块 (5)2.3 LFMCW测距的基本原理 (5)2.4 LFMCW 雷达的应用与发展 (7)3基于调频连续波的雷达物位计 (8)3.1 物位计简介 (8)3.2雷达物位计的基本原理 (9)3.3雷达物位计的硬件系统组成 (10)3.4雷达信号的处理 (10)3.5影响LFMCW雷达物位计测距精度的因素 (12)4总结与展望 (12)调频连续波雷达及其在雷达物位计中的应用摘要:测距是雷达的基本功能，高精度测距，特别是近程高精度测距是雷达的重要民用领域。
雷达物位计是调频连续波雷达测距的一个重要应用。
采用FMCW雷达系统的雷达物位计，是非接触性测量，不受环境的限制，能适应高浓度粉尘和温度变化，具有距离分辨率高，测距精度高、发射功率小、便于集成化等优点，是很好的料位测量方法。
本文首先对连续波雷达进行介绍，进而引出调频连续波雷达，并对其中的线性调频连续波雷达（LFMCW）进行了比较详细的介绍，包括它的测距原理和主要模块组成。
在文章的后边一部分，将比较详细从各个方面介绍一种简单的线性调频连续波雷达的应用实例，也就是雷达物位计。
关键词：调频连续波，雷达，物位计1绪论1.1连续波雷达简介雷达(radar)是英文Radio Detection and Ranging(无线电探测和定位)的缩写音译，是第二次世界大战期间同盟国(主要是英国)开发的新技术，它在粉碎纳粹德国对英国的空袭中起着极其重要的作用。
连续发射电磁波的雷达称为连续波雷达，它是一种历史悠久，简单实用的雷达工作体制。
最早应用于军事领域，但由于其体制所限不能实现对较远距离目标进行检测的能力，所以理论水平和技术水平的发展落后于脉冲雷达。
自上世纪八十年代以来，连续波雷达技术在理论上得到了深入地研究，并在民用领域中的应用中得到了极大的发展，具有极大的商业潜力。
连续波雷达发射信号的时宽通常远远大于最大作用距离所对应的目标回波时延，所以连续波雷达的发射信号与最大回波时延相比，是一个“连续波”信号。
1.2 连续波雷达分类连续波雷达的应用根据工作方式的不同，可以分为发射信号经过调制和未经调制的两种。
（1）未经调制的连续波雷达(又称多普勒雷达)的工作原理是利用了从移动物体反射的回波信号频率发生了改变的多普勒效应，通过有效的测量多普勒频移，可以计算得到物体的运动速度。
这种体制的优点是结构简单，但是不能得到距离信息。
（2）调频连续波雷达是在连续波雷达基础上发展起来的，它既具有连续波雷达的小功率的特点，又具有脉冲雷达测量目标距离的能力，同时还有许多连续波雷达和脉冲雷达不具备的特点。
因而在测距方面的应用中得到了极大的发展，具有极大的商业潜力。
从80 年代开始，关于调频连续波雷达体制雷达的有关方面的研究工作得到普遍重视，加之硬件水平的进步，调频连续波雷达雷达的理论和技术水平得到迅速提高，其应用也已扩展到导弹制导、船舰导航、成像、战场侦察、气象观测等军用和民用领域。
随着雷达所面临的四大威胁(电子干扰、低空超低空突防、反辐射导弹、隐身飞机)的日益加重以及地面火力系统精度的提高，调频连续波雷达体制雷达的优点显得更加突出，许多国家都在从事这方面的研究，并且已经突破了大部分关键技术，研制出了一些FMCW 体制的雷达整机。
2线性调频连续波（LFMCW）雷达调频连续波(FMCW)雷达是一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制。
雷达调频可以采用多种方式，线性和正弦调制在过去都已经得到广泛的运用。
其中线性调频是最多样化的，在采用FFT处理时它也是最适合于在大的范围内得到距离信息的。
鉴于此原因，有关调频连续波的焦点问题基本上都集中在LFMCW雷达上。
2.1 LFMCW雷达的特点线性调频连续波（LFMCW）雷达是具有高距离分辨率、低发射功率、高接收灵敏度、结构简单等优点，不存在距离盲区，具有比脉冲雷达更好的反隐身、抗背景杂波及抗干扰能力的特点，且特别适用于近距离应用，近年来在军事和民用方面都得到了较快的发展。
主要优点可归结为以下三方面：（1）LFMCW最大的优点是其调制很容易通过固态发射机实现；（2）要从LFMCW系统中提取出距离信息，必须对频率信息进行处理,而现在这一步可以通过基于FFT的处理器来完成；（3）LFMCW的信号很难用传统的截获雷达检测到。
除了上述优点外，LFMCW雷达也存在一些缺点。
主要表现在两个方面：（1）作用距离有限：LFMCW雷达发射机和接收机是同时工作的，作用距离增大时，发射机泄漏到接收机的功率也增加；（2）距离-速度耦合问题：LFMCW雷达采用的是超大时带积的线性调频信号，根据雷达信号模糊函数理论，它必然存在距离与速度的耦合问题，这不仅导致系统的实际分辨能力下降，而且会引起运动目标测距误差。
2.2雷达系统基本结构模块FMCW雷达系统如图1所示，包括天线、收发前端、信号处理模块。
收发天线收发前端信号处理模块图1 雷达系统基本模块（1）收发天线用于FMCW雷达的天线可以是微带天线，介质天线，喇叭天线，波导管天线等。
从发展前景来看，微带天线因其具有成本低、性能可靠、占据空间小、可重复性好等优点而具有很大的优势。
为满足多目标探测的需要，雷达一般都采用多波束天线系统，包括多波束静态天线，机械扫描天线，频率扫描天线，相控阵天线等。
（2）收发前端射频收发前端是雷达系统的核心模块。
现在研制出的主要包括波导结构前端，微带结构前端以及单片集成。
目前，国内研制的射频前端主要采用波导结构。
前端是雷达系统的射频部分，负责信号调制、射频信号的发射与接收以及接收信号解调。
FMCW雷达是通过接收回波信号，并与本振信号差频，根据混频输出的中频信号来探测目标的距离和速度的。
前端可以采用单天线结构，也可采用双天线结构。
（3）信号处理模块前端混频输出的中频信号经过中频放大送至后级数据处理部分。
基本目标是消除有用信号中不必要的杂波和干扰，并对经过中频放大的混频信号进行处理，从信号频谱中提取目标距离和速度等信息。
2.3 LFMCW测距的基本原理在连续波雷达工作当中，测距是十分关键和必要的部分，调频法测距被广泛的应用在连续波雷达中。
连续发射的信号具有频率调制的标志后就能够对目标的距离进行测定。
对于测距雷达，从不同方面的资料分析，各种LFMCW体制测距雷达的基本原理可以基本归结为:采用某种方式对连续波载频信号进行调制，并将其同时作为发射和本振信号，雷达接收到目标回波后，首先进行混频、滤波及放大，之后对其作频域分析，由于差频电压和目标距离有关，利用回波的频移与时延的对应关系得出目标的距离，各雷达间的不同之处主要在于发射信号的调制方式，以及相应信号处理方法的不同。
连续波雷达中有多种调频方法，如三角波和锯齿波，这里主要介绍的是三角波调制，如图图2三角波调频图3发射语接收信号的频率差上图所示的是发射信号和接收信号的时间一频率关系，两个峰值之间的时间差τ就是信号从雷达发射到目标再返回雷达接收机所需要的时间。
两条曲线峰值之间的频率差值就是动目标加在散射信号上边的多普勒频移d f 。
当发射机与接收机在同一位置时，目标距离就可以由2/τc R =给出。
如果两条曲线都是正斜率时，就可以得到两条曲线之间的瞬时频率差+s f 就为 d m s f cT fR f -∆=+8在式中，f ∆为频率调制的范围，m T 为调制周期，λvf d 2=。
同理可知，当两条曲线都是负斜率时，两条曲线之间的瞬时频率差_s f 就为d m s f cT fR f +∆=-8令2-++=s s s f f f 作为平均频率差，径向速度就为 )(4-+-=s s f f v λ 由此可以算出距离就为s m f f cT R ∆=8 因此我们可以知道，当已知道发射和接收信号间的频率差s f 时，就能够通过计算确定目标距离R 和径向速度v 。
2.4 LFMCW 雷达的应用与发展自从苏联学者H.曼捷列施塔姆和H.巴巴列克西首先在无线电高度表上应用了调频法之后，调频测距得到了广泛的应用。
LFMCW 雷达高度表最早只是用于测量飞机的高度，后来随着测高精度的提高其应用范围扩大到投弹控制、低空导航、地形回避、自动着陆及自动滑翔等方面。
二十世纪五十年代后，雷达研究技术不断发展，许多国家都在从事LFMCW 雷达测距这方面的研究，并且己经突破了大部分关键技术，研制出一些LFMCW 体制的雷达整机。
如美国在己有的AN/SPG-51舰载火控雷达上，加装了一部连续波截获及跟踪雷达，可精确控制火炮或导弹对空中目标实施打击。
南非研制的TRAQ 弹道分析雷达，又称“寂静雷达”，是一部工作于10.3-10.6GHz 的线性调频连续波雷达，可测量5.56mm 以上口径弹丸的弹道。
荷兰信号公司更是开发出了一系列LFMCW 雷达，包括GBSCOUT 雷达，发射源工作范围是8-10GHz ，该雷达对行进中人员的检测距离为10Km ，对吉普车的检测距离为17Km ，对大型车辆的检测距离为25Km 。
LFMCW 体制的雷达发展至今，取得了大量的研究成果，并己经基本形成了一套理论及技术体系。
自从苏联学者曼捷列施塔姆和巴巴列克西首先在无线电高度表上应用了调频法之后，调频测距得到了广泛的应用。
在雷达应用理论研究方面，上世纪八、九十年代至本世纪初，电子科技大学杨建宇教授、汪学刚教授等对LFMCW 雷达的模糊函数、接收机性能、等效正交双通道等理论问题以及高线性度、大时带积LFMCW 信号产生，距离分段处理技术，线性度测试等关键技术做了深入研究。
雷达测距技术作为无线测量的重要手段之一，在工业生产领域中广泛应用。
在国际上，2000年俄罗斯、乌克兰两国联合开发的冶金过程雷达料位仪控制系统，在国际上处于领先水平，并广泛应用于冶金、化学、矿山开采、食品工业、动力及其他一些国民经济部门，在生产过程控制、能源统计平衡、环境生态检测等应用过程中取得成功。
其中用于高粉尘条件下的料位测量仪器，可以有效排除颗粒粉尘影响，还能降低雷达波在潮湿空气中的衰减。
1998年，德国采用雷达监视仪监测并控制钢水液面，有效地预测和防止了喷溅事故的发生，防止了钢水外溢，实现了真空吹氧过程的动态控制。
西门子公司的SITRANS LR 400型高功率、微波(24GHz)、高性能微波雷达仪表，用于测量长量程(45m)固体料位，具有较强穿透粉尘的能力，成为测量水泥、面粉、飞灰和其他粉末介质的理想选择。
在接下来的部分中，本文将结合调频连续波雷达的应用给大家简单的介绍一种雷达物位计。