FMCW激光雷达的阅读笔记

一、技术介绍1.激光雷达概念：激光探测与测量，Light Detection And Ranging，英文缩写为LiDAR，LiDAR的光源一般采用激光，原理与雷达原理相同，故都将LiDAR翻译为激光雷达，也可称为激光扫描仪。

工作原理：脉冲式和相位式，它有激光发射器、接收器、时间计数器、微电脑构成，成像为点云，并以数据为基础重建目标三维模型。

（相位式问题：相位测量仅能测出不足一周的相位差，相位差的分辨率限制测距的精度，为了保证精度而又兼顾测程，采用几个调制光波长配合测距。

）激光扫面技术分类：1D激光测距、2D激光测距、3D激光测距、多传感器的集成激光雷达和普通雷达的区别：普通雷达：射频电磁波被送到大气中，大气中的目标散射发射电磁波的一部分到普通雷达的接收器中。

激光雷达也发射和接收电磁波，但其频率相对较高，激光雷达工作在紫外光、可见光、近外红三个光谱波段激光雷达存在的问题两点同步难匹配、数据处理自动化程度低测量复杂度高、仪器昂贵、操作人员需要较高技巧、生产成本高、费时对天气、可见度等自然条件要求高很难获取较全面的信息2.三维激光扫描技术概念：三维激光扫描系统：由三维激光扫描仪、计算机、电源供应系统、支架以及系统配套软件构成、而三维激光扫描仪又由激光发射器、接收器、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑、CCD相机以及软件组成。

三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术，用三维激光扫描仪获取目标物表面各点的空间坐标，然后由获得的测量数据构造出目标物的三维模型的一种全自动测量技术。

是继GPS后的又一项测绘新技术，已成为空间数据获取的重要技术手段。

原理：三维激光扫描仪发射器发出一个激光脉冲信号，经物体表面漫反射后沿几乎相同的路径反向传回到接收器，可以计算目标点P与扫描仪距离S。

激光测距技术是三维激光扫描仪的主要技术之一，激光测距的原理主要有基于脉冲测距法、干涉测距法、激光三角法三种类型。

FMCW激光雷达的阅读笔记按CNKI被引频次排序快餐⼀基本信息论⽂名称：雷达信号模糊函数理论研究与仿真作者：孙亚东机构：2007，武汉：武汉理⼯⼤学主要参考⽂献：学习笔记解决的问题:推导出了不同类型雷达发射信号下的模糊函数数学模型，绘制并分析了模糊函数图波形信号的特点。

最后，⽤Matlab对线性调频信号雷达进⾏了仿真，效果较好。

不⾜：1、没有考虑，频率的选择、扫描⽅式、极化选择、信号处理类型、发射机的选择等复杂情况下，对雷达波形的影响。

2、在建⽴模糊函数数学模型时，采⽤的是“点⽬标”回波模型，仅考虑了鉴别⽬标的信号时延、多普勒频移，忽略了距离衰减、⽬标运动加速度等因素的影响。

这种建模，仅适⽤于⼀般窄带信号。

摘录知识点1、模糊函数是研究雷达信号波形的重要⼯具。

模糊函数仅由雷达发射波形和滤波器特性决定，它决定了发射源发射出的波形形状、接收系统采⽤的滤波器类型、系统的测距和测速的分辨⼒、抗⼲扰能⼒。

2、信号的时域结构特点决定了⽬标速度的测量精度和分辨⼒。

时域⼤时宽，测速精度和分辨⼒较好；信号的频域结构特点决定了⽬标距离的测量精度及分辨⼒。

频域⼤带宽，测距精度和距离分辨⼒较⾼3、雷达信号特点有：I）信号频带较窄；II）信号若⽤实信号表⽰，频谱对称分布于正负两个频域；信号若⽤复信号表⽰，频谱只分布在正频域；III）复信号能量是实信号能量的两倍，雷达信号能量是⼀个常量；4、雷达信号中接收机的滤波器称为匹配滤波器；模糊函数定义，信号复包络的时间-频率复合⾃相关函数，表征的是分辨两个相邻⽬标的能⼒，也能表征匹配滤波器的抗⼲扰能⼒。

5、距离-速度耦合问题距离、速度耦合问题：距离、速度不同的两个⽬标信号经滤波器输出后，信号波形发⽣重叠，⽆法区别。

⼀般调制信号类型为线性调频信号时，才会出现距离-速度耦合，出现模糊度图形模糊，⽆法区分的现象。

误差消除⽅法：交替发射“⼑刃”取向不同的线性调频信号。

即发射两个相反斜率的线性调频信号。

《基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，生命信号检测技术已成为众多领域的研究热点。

其中，毫米波雷达技术在生命信号检测方面具有独特的优势。

本文将重点研究基于FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）毫米波雷达的多目标生命信号检测技术，探讨其原理、实现方法及实际应用。

二、FMCW毫米波雷达技术概述FMCW毫米波雷达是一种利用频率调制连续波进行测距和测速的雷达技术。

其工作原理是通过发射连续的调制频率波，接收反射回来的信号，通过比较发射与接收信号的频率差来计算目标物体的距离、速度等信息。

FMCW毫米波雷达具有抗干扰能力强、测距精度高、目标识别能力强等优点，在生命信号检测领域具有广泛的应用前景。

三、多目标生命信号检测原理基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测原理主要涉及两个方面：一是利用FMCW毫米波雷达的测距和测速能力，对多个目标进行定位和跟踪；二是通过分析反射回来的信号，提取出生命信号的特征信息。

在多目标定位和跟踪方面，FMCW毫米波雷达通过发射连续的调制频率波，接收反射回来的信号，并根据信号的频率差计算目标物体的距离和速度。

通过多个天线的协同作用，可以实现目标的精确定位和跟踪。

在提取生命信号特征方面，主要通过对反射回来的信号进行频谱分析、波形分析等处理，提取出呼吸、心跳等生命信号的特征信息。

四、实现方法基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测实现方法主要包括硬件设计和软件算法两部分。

硬件设计方面，需要设计合适的FMCW毫米波雷达模块、天线阵列、信号处理芯片等硬件设备，以保证系统的稳定性和可靠性。

软件算法方面，需要设计合理的信号处理算法和目标跟踪算法，以实现对多目标的精确定位和生命信号特征的提取。

五、实际应用基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测技术在实际应用中具有广泛的应用场景。

例如，可以应用于医疗领域的病人监护、睡眠监测等方面；也可以应用于安全领域的安防监控、无人驾驶等领域。

《FMCW探冰雷达信号处理算法研究》篇一一、引言在当前的雷达技术中，调频连续波（FMCW，Frequency Modulated Continuous Wave）雷达因其高分辨率、高精度和连续波的优点，在众多领域中得到了广泛的应用。

尤其在探冰雷达领域，FMCW雷达信号处理算法的研究显得尤为重要。

本文旨在研究FMCW探冰雷达信号处理算法，通过理论分析、数学建模和实验验证的方式，为提高雷达探冰性能提供理论支持和实践依据。

二、FMCW探冰雷达原理概述FMCW雷达系统利用连续调频信号来检测并确定物体的距离和速度信息。

其基本原理是，发射一个频率随时间线性变化的连续波信号，通过与反射回来的信号进行混频处理，得到一个中频信号，该信号的频率与物体与雷达的距离相关。

在探冰雷达中，这种技术特别适用于冰层探测和测量，因为它能够准确识别和定位冰层，对于海上安全、船舶导航等具有重大意义。

三、信号处理算法研究（一）信号采集与预处理信号采集是FMCW探冰雷达数据处理的第一步。

通过雷达天线接收到的原始信号中包含了大量的噪声和干扰信息，因此需要进行预处理。

预处理包括滤波、放大和采样等步骤，以提取有用的信息并抑制噪声干扰。

（二）快速傅里叶变换（FFT）处理傅里叶变换是信号处理中的关键技术之一。

通过对中频信号进行FFT处理，可以将时域信号转换为频域信号，从而得到不同距离上的回波信息。

在探冰雷达中，FFT处理能够有效地提取出冰层反射的回波信号，为后续的冰层识别和测量提供基础。

（三）冰层识别与测量算法冰层识别与测量是FMCW探冰雷达的核心任务之一。

通过对FFT处理后的频域信号进行进一步的分析和处理，可以提取出冰层的距离、速度和大小等信息。

常用的算法包括阈值法、匹配滤波法等。

这些算法能够在复杂的海洋环境中准确识别和测量冰层，为海上安全和船舶导航提供可靠的保障。

四、实验验证与分析为了验证FMCW探冰雷达信号处理算法的有效性，我们进行了实验验证和分析。

《基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测研究》篇一一、引言在现代化社会，科技进步与健康管理的关系愈发紧密。

为了满足现代生命检测和监测需求，发展了一种高效且无创的技术，即基于FMCW（频率调制连续波）毫米波雷达的多目标生命信号检测技术。

这种技术因其独特的优势，如高精度、实时性以及非接触性等，已被广泛应用于人体生理信号的监测中。

本文将针对这一技术进行深入的研究与探讨。

二、FMCW毫米波雷达原理及其应用FMCW毫米波雷达是一种基于频率调制连续波原理的雷达系统，通过发送连续的电磁波并接收其反射信号，实现对目标的距离、速度和角度等信息的测量。

其优点在于能够提供高精度的测量结果，且具有较好的抗干扰能力。

在多目标生命信号检测中，FMCW毫米波雷达主要用于检测和追踪人体生命体征信息，如心跳、呼吸等。

三、多目标生命信号检测技术基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测技术，主要是通过分析雷达接收到的反射信号中的多普勒频移来提取出生命信号。

在此过程中，算法的处理对结果的准确性和实时性起着至关重要的作用。

首先，通过信号处理算法对接收到的信号进行预处理，去除噪声和干扰；然后，利用频谱分析算法提取出生命信号的频率信息；最后，通过模式识别算法对提取出的信息进行分类和识别，得到人体的生命体征信息。

四、研究方法与实验结果本研究采用模拟与实际实验相结合的方法进行验证。

首先，通过建立数学模型和仿真实验对算法进行初步验证；然后，在实际环境中进行实验，收集数据并进行分析。

实验结果表明，基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测技术能够有效地提取出人体生命体征信息，如心跳、呼吸等。

同时，该技术还具有较高的准确性和实时性，能够满足多目标生命信号检测的需求。

五、讨论与展望尽管基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测技术已经取得了显著的成果，但仍存在一些挑战和问题需要解决。

首先，如何进一步提高算法的准确性和实时性是当前研究的重点。

其次，如何降低系统的成本和体积，使其更适用于实际应用场景也是需要解决的问题。

《基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测研究》篇一一、引言近年来，随着科技的不断发展，雷达技术已经成为人们进行物体追踪、识别、探测以及定位的重要手段。

其中，FMCW（频率调制连续波）毫米波雷达以其高精度、高分辨率和抗干扰能力强等优点，在生命信号检测领域得到了广泛的应用。

本文旨在研究基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测技术，以提高生命信号检测的准确性和可靠性。

二、FMCW毫米波雷达技术概述FMCW毫米波雷达是一种利用频率调制连续波进行测距和测速的雷达系统。

其工作原理是通过发送一个连续的频率调制波，测量回波信号与发射信号的频率差来得到目标的距离和速度信息。

相比于其他雷达技术，FMCW毫米波雷达具有较高的测距精度和速度测量能力，适用于复杂环境下的多目标检测。

三、多目标生命信号检测研究基于FMCW毫米波雷达的多目标生命信号检测研究，主要涉及到信号处理、特征提取和目标识别等方面的技术。

首先，通过FMCW毫米波雷达采集多目标信号数据，包括人体呼吸、心跳等生命信号。

其次，采用信号处理技术对采集的信号数据进行滤波、去噪等预处理操作，以提高信号的质量。

接着，通过特征提取技术从预处理后的信号中提取出与生命体征相关的特征信息，如呼吸频率、心跳周期等。

最后，采用目标识别技术对提取的特征信息进行分类和识别，从而实现多目标生命信号的检测。

四、研究方法与技术实现本研究采用软硬件结合的方式实现多目标生命信号的检测。

在硬件方面，使用FMCW毫米波雷达传感器进行信号的采集和传输。

在软件方面，采用数字信号处理技术和机器学习算法进行信号处理和特征提取。

具体实现过程包括：1. 信号采集：使用FMCW毫米波雷达传感器采集多目标信号数据。

2. 预处理：采用滤波、去噪等数字信号处理技术对采集的信号数据进行预处理，以提高信号的质量。

3. 特征提取：通过机器学习算法从预处理后的信号中提取出与生命体征相关的特征信息。

4. 目标识别：采用分类算法对提取的特征信息进行分类和识别，实现多目标生命信号的检测。

《FMCW探冰雷达信号处理算法研究》篇一一、引言随着现代科技的发展，雷达技术作为探测和识别目标的重要手段，其应用领域日益广泛。

其中，FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）探冰雷达因其高精度、高分辨率和良好的抗干扰能力，在冰情监测、海洋探测等领域中发挥着重要作用。

本文将针对FMCW探冰雷达信号处理算法进行研究，旨在提高雷达的探测性能和数据处理效率。

二、FMCW探冰雷达原理概述FMCW探冰雷达采用频率调制连续波技术，通过发射连续的调频信号并接收回波，从而获取目标物的距离、速度和形状等信息。

其基本原理包括信号的发射、传播、接收和信号处理等过程。

三、信号处理算法研究1. 回波信号的接收与初步处理- FMCW探冰雷达接收到的回波信号包含噪声、干扰和目标信息等成分，首先需要通过滤波、放大等手段对信号进行初步处理，以提高信噪比。

- 针对接收到的回波信号，采用数字下变频技术，将中频信号转换为基带信号，便于后续的信号处理。

2. 频谱分析与目标距离估计- 通过傅里叶变换对基带信号进行频谱分析，得到不同频率分量的幅度和相位信息。

- 根据频率与距离的对应关系，估计出目标物的距离。

这一过程中，可以采用多普勒频移技术进一步提高距离估计的精度。

3. 速度与形状信息提取- 通过分析回波信号的相位变化，利用多普勒效应计算目标物的速度。

- 结合多个角度的回波信号，通过合成孔径技术获取目标物的形状信息。

4. 算法优化与实现- 为提高算法的运算效率和准确性，可采用优化算法，如快速傅里叶变换（FFT）等。

- 针对不同场景下的探测需求，进行算法参数调整和优化，以满足实际应用的需求。

四、实验与结果分析1. 实验设置与数据采集- 在不同环境条件下进行FMCW探冰雷达的实测实验，包括不同冰情、不同距离和不同速度等场景。

- 采集实验数据，包括回波信号、噪声信号和目标物的距离、速度等参数。

2. 算法性能评估- 对所研究的信号处理算法进行性能评估，包括准确率、运算时间、抗干扰能力等方面。

《基于FMCW雷达的南极冰盖复介电常数反演与应用研究》篇一一、引言南极冰盖是地球气候系统的重要组成部分，其物理性质如复介电常数对于理解冰盖的形成、演化及其对全球气候的影响至关重要。

然而，由于南极地区的极端环境条件，直接测量冰盖的复介电常数存在极大困难。

近年来，基于频域调制连续波（FMCW）雷达技术的遥感方法为解决这一问题提供了新的途径。

本文旨在研究基于FMCW雷达的南极冰盖复介电常数反演方法，并探讨其应用价值。

二、FMCW雷达技术概述FMCW雷达通过发射频率随时间连续变化的微波信号，并接收由目标物反射的回波信号，进而实现距离和速度的测量。

在南极冰盖复介电常数反演中，FMCW雷达主要用于测量冰盖的电磁散射特性。

该技术具有高分辨率、高灵敏度及全天候工作的优点，适用于南极极端环境下的冰盖探测。

三、南极冰盖复介电常数反演方法复介电常数是描述物质电磁性质的重要参数，对于冰盖而言，其复介电常数的实部与冰的密度、湿度等有关，虚部则与冰的导电性有关。

基于FMCW雷达的复介电常数反演方法主要包括以下步骤：1. 数据采集：利用FMCW雷达在南极冰盖区域进行数据采集，获取冰盖的电磁散射信息。

2. 信号处理：对采集到的雷达数据进行预处理，包括去噪、滤波等操作，以提高信号质量。

3. 反演算法：根据雷达测量得到的电磁散射信息，结合冰盖的物理模型，运用反演算法计算冰盖的复介电常数。

4. 结果验证：通过与其他测量手段（如地面实验测量或卫星遥感数据）进行比较，验证反演结果的准确性。

四、复介电常数的应用研究1. 冰盖厚度监测：复介电常数与冰盖厚度密切相关，通过反演得到的复介电常数可以间接推断冰盖厚度，为冰盖变化监测提供依据。

2. 气候变化研究：复介电常数反映了冰盖的物理性质，对于研究南极气候变化具有重要意义。

通过对复介电常数的长期监测，可以了解冰盖对气候变化的响应及反馈机制。

3. 雷达系统优化：基于反演得到的复介电常数，可以评估FMCW雷达系统的性能，为雷达系统优化提供参考依据。

fmcw激光雷达原理
FMCW激光雷达，是一种利用多谐振荡原理和自激振荡原理实现长距离测距和定位的非接触式雷达测量技术。

FMCW激光雷达最早为声纳测距和定位而设计，如今，它被用于汽车、无人机、航空航天等许多领域精确的测距和定位。

FMCW意为频率调制连续波（Frequency Modulation Continuous Wave）。

它的基本原理是，激光发射器发射出一个连续的激光波，然后通过振荡器调制对应的信号频率，使激
光波的周期性变化。

激光发射器发出的激光信号在到达物体后反射回受信机，受信机接收
到的与发射器发出的激光信号同样也是连续周期性变化信号，受信机通过比较两个激光信
号频率改变的差值，来计算物体与激光发射器之间的距离。

FMCW激光雷达有非常多的优点，它可以区分静态物体和动态物体，有较高的测距精确度，可以满足运动物体的测距和定位需求，它的测量距离可以达到百米以上；它的测量抗
干扰能力强，采用的自激振荡技术可以有效抑制来自其它激光雷达和外界各种干扰，使FMCW激光雷达测距和定位变得更加准确和可靠；它还具有低功耗，节省功耗，简单易行，易于安装等优点。

由于FMCW激光雷达具有距离测量高精度、距离范围大、高信噪比和低成本的优势，
它正在逐渐替代传统的测距和定位方式在工业、军事等领域发挥重要作用，成为当前测距
和定位领域的一种新兴技术和新的发展方向。

自动驾驶基础（二十二）之FMCW雷达简介FMCW 雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波, 并接收目标的反射信号.发射波的频率在时域中按调制电压的规律变化.FMCW 毫米波雷达的发射信号采用的是频率调制，常用的调制信号有: 正弦波信号、锯齿波信号和三角波信号等，当以三角波或锯齿波作为调频波时，称其为线性调频连续波（LFMCW）。

三角波线性调频连续波利用差拍傅立叶方式在一个周期内就可无模糊确定目标距离和速度，处理简单，易于实现，它利用发射信号的线性调频和从目标反射回来的接收信号频率的变化相关和频谱配对来进行动目标的测量，比较易于实现的测距测速FMCW 雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波, 并接收目标的反射信号.发射波的频率在时域中按调制电压的规律变化.FMCW 毫米波雷达的发射信号采用的是频率调制，常用的调制信号有: 正弦波信号、锯齿波信号和三角波信号等，当以三角波或锯齿波作为调频波时，称其为线性调频连续波（LFMCW）。

三角波线性调频连续波利用差拍傅立叶方式在一个周期内就可无模糊确定目标距离和速度，处理简单，易于实现，它利用发射信号的线性调频和从目标反射回来的接收信号频率的变化相关和频谱配对来进行动目标的测量，比较易于实现的测距测速连续波雷达，因此三角波线性调频连续波雷达的设计和实现，有着非常重要的现实意义。

LFMCW 波雷达的工作原理是用回波信号和发射信号的一部分进行相干混频，得到包含目标的距离和速度信息的中频信号，然后对中频信号进行检测即可得到目标的距离和速度。

当目标物体是相对静止的，发射信号碰到目标物体后被反射回来，产生回波信号，回波信号与发射信号形状相同，只是在时间上延迟了τ（τ=2R/c），式中：R —目标物体的距离；c—光速。

发射信号与回波信号的频率差即为混频输出的中频信号频率f0，根据相似三角形的关系，由上图（a）可以得出：从上式中可以看出，在调制周期T 和调频带宽确定的情况下，目标距离与LFMCW 雷达前端混频器输出的中频信号频率成正比，这就是目标物体处于相对静止的情况下LFMCW 雷达测距原理。