毫米波雷達學習和教學利器

發布時間：2022-09-15作者來源：金航標瀏覽：3306

毫米波雷達因其波長很小，具有較高的距離分辨率和測距精度，便于通過MIMO天線陣列增加系統虛擬孔徑、相干性較強，多徑效應對其影響較小等顯著優勢，在輔助駕駛、智能避障系統、手勢識別、生命特征識別以及工業測量等方面獲得廣泛應用，近幾年關注度頗高，是當前工程領域研究和開發的熱點。

雷海科技近期發布面向毫米波雷達教學套件，該教學套件融合了雷達科技在硬件、嵌入式系統、應用軟件和算法方面的[敏感詞]成果，采用60GHz真實毫米波雷達，以用戶參與感較強的體征檢測等案例開展實驗，提高學生興趣，強化專業基礎，設計了操作、在線編程、離線編程等實驗科目，室內工作，能夠為用戶提供基于真實雷達回波的原理驗證環境，獲得直觀感性認識，為學生掌握毫米波雷達的開發應用提供了有力手段。

完整的毫米波雷達教學套件包括：

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關鍵特性

1、支持驗證實驗和編程實驗；

2、實驗科目C++、matlab代碼開源，提供QT環境示例框架；

3、支持同雷海LHRBox1綜合雷達實驗箱無縫鉸鏈，完成結果顯示、配置、通信、編程等，圖形化的GUI界面使得用戶對實驗過程結果更直觀；

4、采用TI IWR6843芯片，中心頻率62GHz，支持TI官方代碼示例加載；

5、采用3發4收微帶天線，配置萬向支架，方便室內目標探測；

6、毫米波雷達實驗盒尺寸小巧，便于攜帶，隨時隨地均可進行實驗操作；

7、采用亞克力透明外殼，便于用戶觀察內部結構和配置；

8、完善的教學課件，減輕教師負擔；

9、支持雷達中頻回波數據文件導出，文件格式開放，方便離線分析；

10、支持拓展實驗設計。

整個教學套件的核心為LHmmWBox1型毫米波雷達實驗盒，如圖1所示。毫米波雷達實驗盒采用 TI IWR6843毫米波傳感器，該器件采用TI的低功耗 45nm RFCMOS 工藝進行構建，并且在極小的封裝中實現了前所未有的集成度，采用FMCW體制，內部集成Cortex-R4F ARM處理器及C674x DSP處理器，集成式 PLL、發射器、接收器、基帶和AD。

圖1 毫米波雷達實驗盒

其主要參數有：

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其主要接口見圖2所示。采用全透明亞克力外殼，集成發射和接收天線，其中發射天線2和其他發射天線錯開放置，可用于測高，考慮到散熱，在IWR6843上放置了散熱片。實驗盒還內置一片單片機，可通過調試接口連接。切換開關用于切換燒寫固件模式或者數據輸出模式。

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圖2 毫米波雷達實驗盒主要接口

毫米波雷達實驗盒典型工作示意見圖3。毫米波雷達實驗盒通過USB同通用計算機或者綜合雷達實驗箱連接，USB端口虛擬兩個串口，供配置、加載固件和數據導出，操作系統支持windows及linux，提供通用計算機和綜合雷達實驗箱應用軟件，毫米波雷達實驗盒采用外部直流供電。

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圖3 毫米波雷達實驗盒工作示意

按照雷海雷達綜合實驗系統實驗指導書的框架安排，包括三類實驗類型，分別為：

1、交互性實驗：側重于驗證性，不需要學生動手編程，學生根據實驗要求、方法、步驟，在教師的指導下進行操作，通過現象衍變觀察，數據記錄、計算、分析等，撰寫出實驗報告的實驗過程，如呼吸心跳監測、人員統計、區域掃描等，圖4為呼吸心跳顯控GUI界面；

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圖4 呼吸心跳顯控GUI界面

2、專項實驗：針對特定的技術點，如測距、測角、測速，需要學生動手編程，可以選擇matlab或者C++實現方式，加深學生對所學知識的理解，掌握實驗方法與技能為目的，驗證課堂所講某一原理、理論或結論的實驗過程，圖5為相關運行在實驗箱或者PC機的顯示界面。

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圖5 測距、測角、測速顯示界面

3、設計性實驗：支持用戶自行設計實驗方案并加以實現的實驗。實驗著重培養學生獨立解決實際問題的能力、創新能力以及組織管理能力，可通過教師擬定實驗題目和要求，學生自行設計方案加以實現。

除毫米波雷達外，雷海科技還有面向相參、非相參雷達的半實物仿真雷達教學套件，并且同毫米波雷達教學套件可無縫鉸鏈，提供更加全面、多樣化的雷達教學綜合解決方案。

相關產品

LHRBox1綜合雷達實驗箱

該實驗箱針對教學、科研、訓練等場景，設計了不同模式、科目類型的實驗科目，能夠為用戶提供基于真實雷達回波及模擬回波的半實物仿真環境，通過聽、看、用、做等多種手段，獲得直觀感性認識，進而深入理解相關知識點，同時，集成了ARM處理器、ADC/DAC和FPGA。支持無縫鉸鏈數據模擬器，可由相參雷達、雜波、干擾、噪聲、運動平臺、海空目標等信號級數據驅動，無論是偏向操作使用的訓練，還是偏向雷達系統知識點掌握的教學和面向核心技術算法的突破，都提供了一個理想化的仿真驗證平臺。

圖6 LHRBox1綜合雷達實驗箱

1、采用四核ARMCortex-A9處理器+嵌入式linux操作環境；

2、集成Xilinx高性能FPGA和AD/DA模塊,便于開展硬件模塊實驗；

3、提供數百G真實環境采集的多種劇情雷達原始視頻數據；

4、可基于記錄數據完成恒虛警、增益控制、等信號處理功能；

5、具備目標跟蹤和錄取功能；

6、獨立顯示屏，源于實裝的專業雷達綜合顯控；

7、提供真實雷達視頻接入顯示；

8、支持外部傳感器（如GPS/北斗等）引接；

9、內置雷達專用鍵盤以及通用鍵盤；

10、支持二次開發；

11、獨立開展相參、非相參雷達數十個實驗科目，涵蓋等不同場景；

12、提供全套文檔資料和C++源代碼/matlab源代碼參考；

13、可根據用戶規模靈活部署不同數量的雷達綜合實驗箱。

“發鳩”通用雷達數據模擬器

雷海科技擁有代號“發鳩”的通用雷達數據模擬器——LHRSim2，模擬器通過分析各種類型噪聲、目標、雜波、干擾信號的回波特征，構建相應的數學模型，較逼真的仿真出真實雷達視頻信號，可設計出復雜、多樣的雷達環境，可用于教學，也可用于信號處理、數據處理等領域進行功能和性能驗證，所模擬的一次、二次數據均可通過網絡包形式對外輸出。軟件兼容實裝視頻上對所需劇情的疊加，能使用戶在最“真實”的環境中進行訓練和操作，軟件界面見圖7。

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