Математичне моделювання роботи FMCW-радара: сигнал зондування
DOI:
https://doi.org/10.20535/S0021347022090011Ключові слова:
математичне моделювання, радар неперервного випромінювання з частотною модуляцією, ефект Доплера, моделювання сигналу зондуванняАнотація
В роботі представлено моделі зміни миттєвої частоти, миттєвої фази та самого сигналу в будь-який момент часу для складного широкосмугового двобічного нескінченного неперервного сигналу FMCW-радара (Frequency Modulated Continuous Wave) з лінійною частотною модуляцією (ЛЧМ), закон зміни якої має форму рівнобічного трикутника. Запропоновані моделі є простими в реалізації і можуть бути корисними при подальшому моделюванні в дискретному часі роботи FMCW-радара та будь-яких процесів в ньому. При цьому з’являється можливість отримати складний широкосмуговий сигнал як результат часового аналізу, а не обрахунок складних аналітичних викладок. Моделі враховують різні варіанти розповсюдження, включаючи випадок сигналу, який випромінюється рухомим передавачем, поширюється в бік рухомої цілі, відбивається від неї та повертається до рухомого приймача. Можливість визначення окремих значень сигналу в довільні моменти часу на нескінченому часовому інтервалі дозволяє врахувати не тільки ефект Доплера, як зміну окремої частоти коливання, пов’язану з рухом радара та цілі, але також зміну форми і тривалості складного сигналу, та зсув спектру і зміну його ширини. Моделі дозволяють здійснювати моделювання зміни швидкості годинників в передавачі та приймачі через зміну частот дискретизації в їх АЦП та ЦАП.
Посилання
- Y. Zhang, “Pushing the limit of range resolution beyond bandwidth constraint with triangle FMCW.” Singapore, 2024, doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2404.04606.
- K. Hofrichter, C. Linnhoff, L. Elster, S. Peters, “FMCW lidar simulation with ray tracing and standardized interfaces.” 05-Apr-2024, doi: https://doi.org/10.47953/SAE-PP-00387.
- A. El-Awamry, F. Zheng, T. Kaiser, M. Khaliel, “Harmonic FMCW radar system: Passive tag detection and precise ranging estimation,” Sensors, vol. 24, no. 8, p. 2541, 2024, doi: https://doi.org/10.3390/s24082541.
- Y.-J. Mon, “Simulation and implementation of signal processing for LFM radar using DSK 6713,” Electronics, vol. 12, no. 17, p. 3682, 2023, doi: https://doi.org/10.3390/electronics12173682.
- G. Sumen, G. K. Kurt, A. Gorcin, “A novel LFM waveform for terahertz-band joint radar and communications over inter-satellite links,” in GLOBECOM 2022 - 2022 IEEE Global Communications Conference, 2022, pp. 6439–6444, doi: https://doi.org/10.1109/GLOBECOM48099.2022.10001142.
- D.-H. Jung, D.-H. Kim, M. T. Azim, J. Park, S.-O. Park, “A novel signal processing technique for Ku-band automobile FMCW fully polarimetric SAR system using triangular LFM,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 70, pp. 1–10, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/TIM.2020.3011601.
- Q. Cai, F. Yuan, J. Li, C. Gao, “Symmetrical triangular LFM for underwater acoustic communications,” in OCEANS 2019 Seattle, Washington State Convention Center, 2019, pp. 1–5.
- S. R. Wang et al., “Radar micro‐Doppler signature generation based on time‐domain digital coding metasurface,” Adv. Sci., vol. 11, no. 19, 2024, doi: https://doi.org/10.1002/advs.202306850.
- A. W. Doerry, “Coherent processing of up/down linear frequency modulated chirps. Technical Report SAND2020-12165,” 2020.
- “Automotive adaptive cruise control using FMCW technology,” Help Center MathWorks. https://www.mathworks.com/help/radar/ug/automotive-adaptive-cruise-control-using-fmcw-technology.html.
- C. Karnfelt, A. Peden, A. Bazzi, G. El Haj Shhade, M. Abbas, T. Chonavel, “77 GHz ACC radar simulation platform,” in 2009 9th International Conference on Intelligent Transport Systems Telecommunications, (ITST), 2009, pp. 209–214, doi: https://doi.org/10.1109/ITST.2009.5399354.
