雷达测速原理

    雷达英文为Radar，是Radio Detection and Ranging的缩写。所有利用雷达波来检测物体速度的原理，其理论基础皆源自于“多普勒效应”，此原理是19世纪奥地利物理学家多普勒所发现的物理现象，后来为了纪念他的贡献，就以他的名字来命名该原理。
 

    多普勒理论基础：波是由频率和振幅所构成，而无线电波是随着物体而移动的，当无线电波在行进的过程中，碰到物体时，该无线电波会被反弹，而且其反弹回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体时固定不动的，那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。然而，若物体朝着无线电线发射的方向前进时，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，因此该电波的频率会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反弹回来的无线电波，其频率则会随之减小。

 
 

    多普勒雷达测速的数学表达：

    经过数学变换，我们可以得到多普勒频移：

 

    这样我们可以得到运动物体径向速度分量的数学表达式：

 

    可以看出运动物体的径向速度分量仅与多普勒频移相关，这样我们如果能够得到多普勒频移就可以计算出物体的运动速度。

    
    双通道雷达传感器具有速度辨识功能，其内部结构如 图所示，LNA为低噪放大器。

 

    I、Q通道的数学表达如图所示， I称为“同相分量”，Q称为“正交分量”，我们对I、Q分量进行分析，得到多普勒频移就可以了。  

 

 

         如何计算出 多普勒频移呢，我们需要对I、Q信号进行复数FFT变换，数学表达如下：

 

    
    下图显示了行人向一个双通道雷达传感器移动靠近的FFT变换图。

 

    其多普勒频移明显的表示出来，我们计算出频率，根据本文上面所描述的数学公式，就可以计算出运动物体径向速度分量了。

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