毫米波雷达||TDM MIMO FMCW毫米波雷达仿真
目录
0、介绍
1、创建雷达系统
1.1MIMO阵列配置
1.2创建目标，获得回波数据
2、雷达信号处理
2.1距离FFT
2.2距离多普勒处理
1.3数字波束形成
0、介绍
该雷达系统属于较为复杂的雷达技术，在其设计中融合了多种先进技术以提升性能能力
多输入多输出（MIMO）系统： TDM-MIMO 雷达通过多个天线实现发射与接收。该配置使得该系统能够同时发送与接收多个数据流，并显著提升了该设备在目标识别、位置估计以及追踪过程中的效率
②FRM信号（FMCW）： FMCW雷达系统的核心特征是持续发送调频率变化的电磁波。其工作原理基于对发射与接收信号之间频率偏差的分析，在此基础上实现精确测定目标的距离与速度信息。
时分多路复用（TDM）是一种高效资源分配技术：在本方案中采用的是基于MIMO-FMCW雷达的时间分集方式进行信号传输的技术方案。具体而言，在这一过程中每个发射端按照顺序依次发送与接收信号。这种技术方案不仅能够充分利用雷达设备的硬件性能以及工作频谱资源，并且能够在一定程度上减少各发射端之间的互相干扰。
增强的空间分辨率：**TDM MIMO雷达通过多阵列天线显著提升了系统的空间分辨能力，并使系统能够更好地分辨近场目标。这种技术在汽车雷达和监控系统中具有重要意义。
增强的目标检测与追踪能力：TDM MIMO FMCW雷达通过多波束传输实现了对不同方向信号的有效接收，并显著提升了目标探测与追踪效率。这对于对高精度与可靠性要求较高的应用场景具有重要意义。
应用： TDM MIMO FMCW雷达技术在多个领域得到了广泛应用，并被应用于自动驾驶汽车（实现增强感知能力并有效规避碰撞）、军事监视（实现目标检测）以及工业环境中的精确目标探测与实时监控。
为了充分运用 TDM MIMO FMCW 雷达的功能特性，在实际应用中通常会采用高精尖的信号处理技术对这些接收信号进行分析，并从中提取出关于目标的重要信息如位置参数、速度数据以及尺寸特征等。
The following section elaborates on the integration of TDM, MIMO, and FMCW technologies. This system combines the strengths of MIMO technology, FMCW radar principles, and time-division multiplexing capabilities to achieve enhanced spatial resolution, advanced target detection and tracking capabilities. It is a versatile radar system that can be applied across various industries.
下面对TDM MIMO FMCW毫米波雷达进行仿真。
1、创建雷达系统
1.1MIMO阵列配置
参考TI iwr1843雷达创建一个3T4R的雷达系统。
初始频率 fc 被设定为了77e。
单 chirp 的持续时间 Tc 确定在64微秒。
每个 chirp 周期的时长设定为100微秒。
频率调制范围限定在[77GHz,80.2GHz]之间。
每帧包含的数据量为128。
抽样率 fs 被设置为了2MHz。
在上述情况下，在此前提下
借鉴以下关于天线阵列布局设置的研究成果，在虚拟化的天线组别位置进行仿真配置。由四个天线单元构成的接收器阵列采用了λ/2间距
我们来定义雷达发射机，并通过下图展示了波形调制的过程。LFMCW型线性调频连续波，在设计时需要确定fstart与fend值，并设置每个chirp的持续时间和脉冲周期参数等细节内容。在TDM配置中，则需调节各发射机通道之间的时延参数delay值以实现有效通信
定义接收机，包括采样率等。使用定义的发射机和接收机创建雷达系统。
1.2创建目标，获得回波数据
定义一个目标对象，并将其设置在高度为2.5米的位置上，并使其方位角配置为10度。此外，在该定位点上设置一个速度矢量方向与雷达方向一致的速度分量，并将该速度分量大小设定为1.5米每秒。同时，在该定位点上配置一个雷达特性参数值：该雷达的散射截面积电导率模（RCS）值设定为25 dBsm。
输出基带数据是一种 dict，包含时间戳和基础频段数据。具体来说，它们是雷达立方体数据：包含通道数、脉冲数以及ADC采样。
2、雷达信号处理
2.1距离FFT
使用 FMCW 雷达，可以通过对啁啾样本的简单 FFT 获得目标的距离。
2.2距离多普勒处理
在距离 Fast Fourier Transform（FFT）之后沿着慢时间维度实施 FFT 处理可以在数据中提取多普勒信号特征，并将其称为多普勒 FFT
1.3数字波束形成
