ВВЕДЕНИЕ 7
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БАЗА 9
1.1 Принцип работы FMCW радара 9
1.2 Описание алгоритма 19
1.3 Определение ключевых параметров 20
2. ВЫБОР АППАРАТНОЙ ПЛАТФОРМЫ 22
2.1 Анализ предоставленного оборудования 22
2.2 Выводы по разделу 23
3. РАБОТА С ОБОРУДОВАНИЕМ 24
3.1 Описание и сборка 24
3.2 Подключение к ПК и настройка 26
3.3 Проверка работоспособности 28
3.4 Алгоритм на практике 29
3.5 Получение и анализ сырых данных 31
4. ЗАПУСК И НАСТРОЙКА СЕНСОРА ИСПОЛЬЗУЯ API 33
4.1 Описание файла конфигурации 33
4.2 Программа загрузки параметров 33
5. ТЕСТИРОВАНИЕ УСТАНОВКИ 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРИМЕР ФАЙЛА КОНФИГУРАЦИИ 42
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПОРЯДОК ВЫЗОВА ФУНКЦИЙ 45
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ЛИСТИНГ КОДА ОСНОВНОЙ ФУНКЦИИ 46
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. РЕЗУЛЬТАТ РАБОТЫ ПРОГРАММЫ 49
Радар, или Радиолокационная станция (РЛС) - это система для обнаружения, определения скорости, дальности и геометрических параметров воздушных, морских и наземных целей. Основной принцип работы заключается в излучении радиоволн, и последующей регистрации их отражений от объектов, или регистрации сигнала, излучаемого самим объектом радиолокации.
Классифицировать РЛС можно по разным параметрам [1]:
1. по типу сигнала, принимаемым установкой (РЛС с пассивным ответом, или первичные; РЛС с активным ответом, или вторичные; смешанные);
2. по диапазону используемых радиоволн (РЛС миллиметрового, сантиметрового, дециметрового, метрового и декаметрового диапазона);
3. по виду излучаемого (зондирующего) сигнала (РЛС с непрерывным (ЛЧМ или смодулированным) или импульсным излучением);
4. числу использующихся каналов приема и излучения сигналов (одно- и многоканальные).
Точное определение местоположения объекта, как и его относительной и радиальной скоростей, необходимо во множестве технических приложений, в том числе автомобильной связи. Причем в отличие от ультразвукового или оптического метода, микроволновый радар не так ограничен в максимальной рабочей дистанции [2].
Целью данной работы являлось проведение эксперимента по реализации алгоритма, приведенного в пункте «описание алгоритма», с расчетом необходимых параметров, а также разработка приложения автоматической настройки сенсора с пользовательскими настройками.
Для достижения указанной цели, нужно решить следующие задачи:
1. Изучить основные принципы работы FMCW радара и выделить ключевые параметры, необходимые для реализации алгоритма.
2. Провести анализ имеющихся на рынке радаров миллиметрового диапазона и выбрать основу для экспериментального стенда.
3. Провести сборку, установку и освоить работу с радарной системой.
4. Разработать ПО для автоматического запуска, подключения и настройки сенсора.
5. Протестировать полученную установку.
Результатом работы является экспериментальная установка, которая, обладая необходимыми параметрами, собирает и передает радарные данные для дальнейшей обработки. Задание параметров, а также запуск установки должны производиться автоматически, с помощью специально разработанного ПО.
В рамках данной работы были решены следующие задачи:
1. Детально изучены принципы, лежащие в основе работы FMCW радара, методы, с помощью которых вычисляются те или иные параметры, выведены ключевые соотношения параметров сигнала и работоспособности радара. Определены требования к значениям различных параметров.
2. Проанализированы три кандидата на роль аппаратной платформы стенда. В итоге было выбрано решение Texas Instruments, так как оно обладает наиболее подходящими рабочими частотами, а также упрощает разработку ПО для работы с сенсором, благодаря имеющимся готовым библиотекам.
3. Была собрана экспериментальная радарная установка, произведена необходимая конфигурация ПК, настройка самих плат, протестирована работоспособность стенда.
4. На основе имеющихся библиотек для работы с API радара, было разработано ПО, автоматизирующее настройку радара и запись данных. Необходимые значения параметров записываются в специальный текстовый файл конфигурации, который затем обрабатывается программой. Благодаря этому отпадает необходимость в использовании громоздкой mmWave Studio при проведении лабораторных испытаний.
5. При помощи инструмента создания виртуальных целей с заранее известными параметрами, была протестирована точность измерений полученной установки.
В результате решения указанных задач, был получен экспериментальный стенд, соответствующий требованиям алгоритма, и упрощающий проведение экспериментов. А значит, поставленные цели работы были успешно достигнуты.
Так же в процессе работы были изучены общие принципы работы радаров, получены практические навыки работы с системами радиолокации, что упрощает возможные дальнейшие исследования на эту тему.
В перспективе после всех испытаний возможно создание полноценного устройства на единой плате, с учетом всех ограничений, которые накладывает текущая реализация, а также разработка собственного средства постобработки и визуализации данных.
