自制合成孔径雷达(2) SDR实现的对比（SDR实现测速雷达）

本文主要是介绍自制合成孔径雷达(2) SDR实现的对比（SDR实现测速雷达），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

我今天查了查资料：

技术干货：用LimeSDR Mini制作一台软件定义多普勒雷达_搜狐汽车_搜狐网

查阅一些文献后，笔者想探寻减少雷达系统所需的昂贵模拟前端部件数量的可能性。设计灵感来自于Gregory L.Charvat的咖啡罐雷达。这是一个了不起的雷达，可以做许多有趣的事情，如FMCW和SAR成像。它们唯一的问题是前端所需的Mini-Circuits生产的模拟器件。本身是挺不错的，但是很昂贵，往往很难买到，特别是在欧洲或美国以外的的地区。如果我们能够使用软件定义的方法来减少所需的模拟器件数量，从而降低成本，简化组装和测试，那就太好了。

 原来我以前做的limesdr实现多普勒雷达的那个作者也是参照这个MIT雷达做的，改成了SDR实现雷达，不过SDR实现的雷达信号源不一样，不是chirp信号，另外只做了多普勒，没做测距和SAR。

流图：

这个流图其实很简单，两个AGC模块是自动增益模块，可以忽略不计看作是2根线。这样一来，就相当于是一个余弦波的信号源直接从limesdr发射到了空中，另外这个余弦波信号源也与limesdr从空中收到的信号一起传入了Multiply Conjugate模块，这个Multiply Conjugate模块就是把两个信号相乘的意思，功能和混频器一样，出来的结果经过低通滤波（也可以忽略不计看成1根线），然后再送到瀑布图里显示，瀑布图内部其实有FFT实现，把时域信号做了FFT变换后显示在图像上。 

我们比较一下这个流图和硬件实现的雷达的框图。

不完全一样但是有点像：

1.硬件雷达用锯齿波信号源(Modulator1)和压控振荡器(OSC1)实现了chirp信号，而gnuradio流图里没有用chirp信号，而是用了一个固定频率的余弦波加到了limesdr的LO上，硬件雷达的衰减器ATT1和功放PA1都是在limesdr内部的发射通道里实现的。

2.硬件雷达的分配器SPLTR1和混频器MXR1在流图里都是软件实现，分配器在软件里，直接从同一个信号输出口拉两根线出来就行，混频器就是前面说的Multiply Conjugate模块。不过有一点不完全一样的是硬件雷达这两部分都是在VCO后面的，意味着是在高频信号上做的这两部分工作，gnuradio流图的对应部分实现是在基带上做的。

3.硬件雷达的LNA1是在limesdr内部的接收通道里实现的，Video Amp1分两部分，增益部分略过了，滤波部分对应的是流图里的Low Pass Filter。

接下来我们来分析一下这个流图为啥能够实现多普勒测速： 

如果在流图里的Multiply Conjugate的两个输入端上接上示波器，会看到下面的结果。

红线是余弦波信号源的信号，比较完美，蓝色是LimeSDR接收机收到的经过物体反射的信号，跟原来发出去的余弦波信号时比较像的，但是看得出有一些干扰。

余弦波经过LimeSDR TX模块，也就是LimeSDR硬件发射通道上的LO，发射到了被测物体上。如果假设物体是静止的，那么经过物体反射后收到的射频信号应该是和发出的射频信号一模一样的(理想情况下，只是强度有所衰减，相位可能也有变化毕竟有波程差，但是频率是不变的)，它们都是Cos波的频率都是本来的余弦波信号源的频率+LimeSDR本振的频率(本例中2.45GHz)。然后从空气中收到的射频信号经过了LimeSDR接收机的本振下变频，从LimeSDR RX模块输出的信号应该就是一个余弦波，频率是原来余弦波信号源的频率（因为增加2.45GHz后来又减少了2.45GHz抵消了），这个信号就是示波器里这个蓝色的信号曲线。

这时如果物体相对于我们的探测设备有运动，物体反射的射频信号频率会变化（多普勒频移），发射机和接收机LO的频率相互抵消，这个频率变化最终会体现在接收到的基带信号上。也就是说，我们只需要比较红线和蓝线的频率差异，就可以知道物体产生的多普勒频移有多大，然后就知道物体的速度了。

一个比较简单粗暴的方法就是直接对红线和蓝线求FFT，得到他们的频率值，相减后就是多普勒频移的大小。

但是我们也可以采用另一个方法，把红线和蓝线相乘做混频，也可以看作是基于红色信号对蓝色信号做下变频，这样得到的新的信号还是一个余弦波，它的频率值是（原来蓝线的频率值-原来红线频率值，也就是多普勒频移的大小），这样我们只要把混频输出的信号的频率求出来就知道多普勒频移有多大了（不需要像原来那样对2个信号都求FFT），我们可以只对这个混频结果求FFT，或者直接把混频信号的时域输出给瀑布图，由瀑布图在内部做FFT，然后显示结果。

可以看到瀑布图上有一根比较高亮的线，如果物体运动速度快，线会靠外侧，说明FFT结果得到的值很大，即多普勒频移比较大，物体速度比较快。

我以前做的实验视频：

​​​​​​​​​​​​​​LimeSDR实现测速雷达_哔哩哔哩_bilibili

这篇关于自制合成孔径雷达(2) SDR实现的对比（SDR实现测速雷达）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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