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毫米波雷达学习和教学利器

发布时间:2022-09-15作者来源:金航标浏览:129


毫米波雷达因其波长很小,具有较高的距离分辨率和测距精度,便于通过MIMO天线阵列增加系统虚拟孔径、相干性较强,多径效应对其影响较小等显著优势,在辅助驾驶、智能避障系统、手势识别、生命特征识别以及工业测量等方面获得广泛应用,近几年关注度颇高,是当前工程领域研究和开发的热点。

雷海科技近期发布面向毫米波雷达教学套件该教学套件融合了雷达科技在硬件、嵌入式系统、应用软件和算法方面的最新成果,采用60GHz真实毫米波雷达,以用户参与感较强的体征检测等案例开展实验,提高学生兴趣,强化专业基础,设计了操作、在线编程、离线编程等实验科目,室内工作,能够为用户提供基于真实雷达回波的原理验证环境,获得直观感性认识,为学生掌握毫米波雷达的开发应用提供了有力手段




完整的毫米波雷达教学套件包括:


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关键特性


1、支持验证实验和编程实验;
2、实验科目C++、matlab代码开源,提供QT环境示例框架;
3、支持同雷海LHRBox1综合雷达实验箱无缝铰链,完成结果显示、配置、通信、编程等,图形化的GUI界面使得用户对实验过程结果更直观;
4、采用TI IWR6843芯片,中心频率62GHz,支持TI官方代码示例加载;
5、采用3发4收微带天线,配置万向支架,方便室内目标探测;
6、毫米波雷达实验盒尺寸小巧,便于携带,随时随地均可进行实验操作;
7、采用亚克力透明外壳,便于用户观察内部结构和配置;
8、完善的教学课件,减轻教师负担;
9、支持雷达中频回波数据文件导出,文件格式开放,方便离线分析;
10、支持拓展实验设计。


整个教学套件的核心为LHmmWBox1型毫米波雷达实验盒,如图1所示。毫米波雷达实验盒采用 TI IWR6843毫米波传感器,该器件采用TI的低功耗 45nm RFCMOS 工艺进行构建,并且在极小的封装中实现了前所未有的集成度,采用FMCW体制,内部集成Cortex-R4F ARM处理器及C674x DSP处理器,集成式 PLL、发射器、接收器、基带和AD。


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图1 毫米波雷达实验盒


其主要参数有:


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其主要接口见图2所示。采用全透明亚克力外壳,集成发射和接收天线,其中发射天线2和其他发射天线错开放置,可用于测高,考虑到散热,在IWR6843上放置了散热片。实验盒还内置一片单片机,可通过调试接口连接。切换开关用于切换烧写固件模式或者数据输出模式。


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图2 毫米波雷达实验盒主要接口

毫米波雷达实验盒典型工作示意见图3。毫米波雷达实验盒通过USB同通用计算机或者综合雷达实验箱连接,USB端口虚拟两个串口,配置、加载固件和数据导出,操作系统支持windows及linux,提供通用计算机和综合雷达实验箱应用软件,毫米波雷达实验盒采用外部直流供电。

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图3 毫米波雷达实验盒工作示意

按照雷海雷达综合实验系统实验指导书的框架安排,包括三类实验类型,分别为:
1、交互性实验:侧重于验证性,不需要学生动手编程,学生根据实验要求、方法、步骤,在教师的指导下进行操作,通过现象衍变观察,数据记录、计算、分析等,撰写出实验报告的实验过程,如呼吸心跳监测、人员统计、区域扫描等,图4为呼吸心跳显控GUI界面;

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图4 呼吸心跳显控GUI界面


2、专项实验:针对特定的技术点,如测距、测角、测速,需要学生动手编程,可以选择matlab或者C++实现方式,加深学生对所学知识的理解,掌握实验方法与技能为目的,验证课堂所讲某一原理、理论或结论的实验过程,图5为相关运行在实验箱或者PC机的显示界面。

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图5 测距、测角、测速显示界面


3、设计性实验:支持用户自行设计实验方案并加以实现的实验。实验着重培养学生独立解决实际问题的能力、创新能力以及组织管理能力,可通过教师拟定实验题目和要求,学生自行设计方案加以实现。

除毫米波雷达外,雷海科技还有面向相参、非相参雷达的半实物仿真雷达教学套件,并且同毫米波雷达教学套件可无缝铰链,提供更加全面、多样化的雷达教学综合解决方案。


相关产品

LHRBox1综合雷达实验箱


该实验箱针对教学、科研、训练等场景,设计了不同模式、科目类型的实验科目,能够为用户提供基于真实雷达回波及模拟回波的半实物仿真环境,通过听、看、用、做等多种手段,获得直观感性认识,进而深入理解相关知识点,同时,集成了ARM处理器、ADC/DAC和FPGA。支持无缝铰链数据模拟器,可由相参雷达、杂波、干扰、噪声、运动平台、海空目标等信号级数据驱动,无论是偏向操作使用的训练,还是偏向雷达系统知识点掌握的教学和面向核心技术算法的突破,都提供了一个理想化的仿真验证平台。

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图6 LHRBox1综合雷达实验箱


1、采用四核ARMCortex-A9处理器+嵌入式linux操作环境;

2、集成Xilinx高性能FPGA和AD/DA模块,便于开展硬件模块实验;

3、提供数百G真实环境采集的多种剧情雷达原始视频数据;

4、可基于记录数据完成恒虚警、增益控制、等信号处理功能;

5、具备目标跟踪和录取功能;

6、独立显示屏,源于实装的专业雷达综合显控;

7、提供真实雷达视频接入显示;

8、支持外部传感器(如GPS/北斗等)引接;

9、内置雷达专用键盘以及通用键盘;

10、支持二次开发;

11、独立开展相参、非相参雷达数十个实验科目,涵盖等不同场景;

12、提供全套文档资料和C++源代码/matlab源代码参考;

13、可根据用户规模灵活部署不同数量的雷达综合实验箱。


“发鸠”通用雷达数据模拟器


雷海科技拥有代号“发鸠”的通用雷达数据模拟器——LHRSim2,模拟器通过分析各种类型噪声、目标、杂波、干扰信号的回波特征,构建相应的数学模型,较逼真的仿真出真实雷达视频信号,可设计出复杂、多样的雷达环境,可用于教学,也可用于信号处理、数据处理等领域进行功能和性能验证,所模拟的一次、二次数据均可通过网络包形式对外输出。软件兼容实装视频上对所需剧情的叠加,能使用户在最“真实”的环境中进行训练和操作,软件界面见图7。


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                                              图7 叠加了真实回波、干扰、噪声、目标的模拟器


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