圖4. FMCW數字后處理信號鏈
DemoRAD系統信號鏈包括DSP中的一些基本算法,實施用于DSP FFT、波束成形和CFAR。基本目標檢測和目標分類在主機PC上運行。DemoRAD主要用于采集時域和頻域中的雷達信號。DemoRAD不包括高級目標檢測或對象分類算法。這是應用級開發工作的一個例子,通常由終端系統開發人員執行,他們非常了解雷達傳感器的工作環境以及所需的對象檢測類型。
圖5所示為Blackfin ADSP-BF70x的部分優化2D FFT,具有集成窗口功能,有助于避免飽和,實現更高的SNR,并優化內存布局,從而實現更高的帶寬和更高效的數據處理。DemoRAD提供不同的操作模式。

圖5. 使用二維傅里葉變換的距離和多普勒頻率
FMCW雷達 模式
在FMCW模式下,可以測量到靜止目標的距離。目標的下變頻接收信號的頻率與到該目標的距離成比例。在GUI中,可以進行FFT處理以確定頻率。使用距離-時間顯示選項可以查看移動目標,同時顯示屏存儲多個FMCW掃描。
距離多普勒模式
在距離多普勒模式下,可以分析到目標的距離以及速度。距離多普勒模式是最強大的操作模式之一,因為它能夠通過評估二維傅里葉變換同時處理多個發射斜坡。距離多普勒處理數據顯示在距離多普勒圖中。距離多普勒非常強大,因為它允許分離具有不同速度的目標,即使這些目標的距離都相同亦是如此。這對于不同方向上多個快速移動的目標非常有用——例如,解決汽車朝相反方向移動或超車期間的復雜交通情況。
數字波束成形 (DBF) 模式
在DBF模式下,顯示到目標的距離以及與該目標所成的角度。來自四個接收通道的接收信號用于估計目標的角度。顯示屏顯示xy平面中各目標的空間分布。在DBF模式下,系統配置與FMCW模式下的相同,但對IF下變頻信號的處理不同。在計算距離之后,通過評估四個接收通道之間的相位差來計算目標的角度信息。
在DBF模式下,需要進行雷達前端系統校準,以消除接收通道之間不必要的確定性相位差。每個DemoRAD系統都具備工廠校準數據,在運行GUI時加載。隨后會先校正采樣的IF信號,再評估傳感器的測量數據。
DemoRAD平臺的MIMO操作原理是:使用ADF5901上兩個可用的發射輸出并放置相應的天線。這樣會產生七個接收通道來提高傳感器的角分辨率——例如四個實際接收通道和四個虛擬接收通道,在一個通道上重疊。DemoRAD中使用的波形利用ADF4159 PLL的快速斜坡特性,其中上升線性調頻脈沖為280μs,下降線性調頻脈沖為4,總共為284μs。ADAR7251 AFE ADC以1 MSPS運行的情況下,采集256個采樣或在上升沿中進行數據采樣。
DemoRAD使用FMCW雷達監測最遠至200 米且分辨率約為75 cm的對象范圍和速度。根據天線陣列設計,水平 (FOV) 方位角約為120°,俯仰角約為15°。通過組合數字波束成形 (DBF) 中的天線,DemoRAD使用DBF來計算FOV中的角度信息。