Recientemente vi un curso abierto del Instituto de Tecnología de Massachusetts que usa algunos circuitos simples para implementar un radar, que se puede usar para medir el alcance y la velocidad, y también se puede usar como un radar de apertura sintética. El circuito de hardware se realiza mediante adc + microcontrolador + conmutador usb, y luego se transmite a la computadora, y el programa c # en la computadora realiza el procesamiento en tiempo real. Sin embargo, la información en este tutorial no es muy completa, no encontré el código MCU y c #. Luego fui al sitio web de software abierto del MIT y encontré la versión anterior de la información.
Enlace: https://pan.baidu.com/s/1bvSZxAIw3A-79efm4WifsA Contraseña: 4qr7
La diferencia entre la versión antigua y la nueva es:
1. La versión antigua del hardware son todos los circuitos analógicos, y luego se transmite a la computadora a través de la entrada de línea de la tarjeta de sonido, es decir, el adc se usa dentro de la computadora, no construido por sí mismo.
2. Matlab implementa la versión anterior del software, que graba los archivos de audio para su posprocesamiento, pero creo que puedo reescribirlo en Python y luego procesarlo en tiempo real.
Antes de construir el circuito de hardware, primero quiero probar el software. Después de todo, no hay ningún costo para probar el software, y si el software no funciona, el hardware es inútil.
Y mi computadora es lenta, no planeo instalar un matlab enorme, uso octava.
Las siguientes imágenes son tres programas de muestra que ejecuté con octava. La medición de la velocidad Doppler se puede ejecutar directamente. El rango y el SAR necesitan cambiar el código, de hecho, es muy simple, simplemente cambie & a &&. Una cosa a tener en cuenta es que el programa de velocimetría Doppler se ejecuta más rápido y puede tener resultados en unos pocos segundos. Los siguientes dos programas probablemente esperarán unos minutos para obtener resultados.
doppler:
rango:
read_data_RTI.m
%MIT IAP Radar Course 2011
%Resource: Build a Small Radar System Capable of Sensing Range, Doppler,
%and Synthetic Aperture Radar Imaging
%
%Gregory L. Charvat
%Process Range vs. Time Intensity (RTI) plot
%NOTE: set up-ramp sweep from 2-3.2V to stay within ISM band
%change fstart and fstop bellow when in ISM band
clear all;
close all;
%read the raw data .wave file here
[Y,FS,NBITS] = wavread('running_outside_20ms.wav');
%constants
c = 3E8; %(m/s) speed of light
%radar parameters
Tp = 20E-3; %(s) pulse time
N = Tp*FS; %# of samples per pulse
fstart = 2260E6; %(Hz) LFM start frequency for example
fstop = 2590E6; %(Hz) LFM stop frequency for example
%fstart = 2402E6; %(Hz) LFM start frequency for ISM band
%fstop = 2495E6; %(Hz) LFM stop frequency for ISM band
BW = fstop-fstart; %(Hz) transmti bandwidth
f = linspace(fstart, fstop, N/2); %instantaneous transmit frequency
%range resolution
rr = c/(2*BW);
max_range = rr*N/2;
%the input appears to be inverted
trig = -1*Y(:,1);
s = -1*Y(:,2);
clear Y;
%parse the data here by triggering off rising edge of sync pulse
count = 0;
thresh = 0;
start = (trig > thresh);
for ii = 100:(size(start,1)-N)
if start(ii) == 1 && mean(start(ii-11:ii-1)) == 0
%start2(ii) = 1;
count = count + 1;
sif(count,:) = s(ii:ii+N-1);
time(count) = ii*1/FS;
end
end
%check to see if triggering works
% plot(trig,'.b');
% hold on;si
% plot(start2,'.r');
% hold off;
% grid on;
%subtract the average
ave = mean(sif,1);
for ii = 1:size(sif,1);
sif(ii,:) = sif(ii,:) - ave;
end
zpad = 8*N/2;
%RTI plot
figure(10);
v = dbv(ifft(sif,zpad,2));
S = v(:,1:size(v,2)/2);
m = max(max(v));
imagesc(linspace(0,max_range,zpad),time,S-m,[-80, 0]);
colorbar;
ylabel('time (s)');
xlabel('range (m)');
title('RTI without clutter rejection');
%2 pulse cancelor RTI plot
figure(20);
sif2 = sif(2:size(sif,1),:)-sif(1:size(sif,1)-1,:);
v = ifft(sif2,zpad,2);
S=v;
R = linspace(0,max_range,zpad);
for ii = 1:size(S,1)
%S(ii,:) = S(ii,:).*R.^(3/2); %Optional: magnitude scale to range
end
S = dbv(S(:,1:size(v,2)/2));
m = max(max(S));
imagesc(R,time,S-m,[-80, 0]);
colorbar;
ylabel('time (s)');
xlabel('range (m)');
title('RTI with 2-pulse cancelor clutter rejection');
% %2 pulse mag only cancelor
% figure(30);
% clear v;
% for ii = 1:size(sif,1)-1
% v1 = abs(ifft(sif(ii,:),zpad));
% v2 = abs(ifft(sif(ii+1,:),zpad));
% v(ii,:) = v2-v1;
% end
% S=v;
% R = linspace(0,max_range,zpad);
% for ii = 1:size(S,1)
% S(ii,:) = S(ii,:).*R.^(3/2); %Optional: magnitude scale to range
% end
% S = dbv(S(:,1:size(v,2)/2));
% m = max(max(S));
% imagesc(R,time,S-m,[-20, 0]);
% colorbar;
% ylabel('time (s)');
% xlabel('range (m)');
% title('RTI with 2-pulse mag only cancelor clutter rejection');sar:
SBAND_RMA_opendata.m
MIT IAP Radar Course 2011
%Resource: Build a Small Radar System Capable of Sensing Range, Doppler,
%and Synthetic Aperture Radar Imaging
%
%Gregory L. Charvat
%SAR algorithm from:
%Range Migration Algorithm from ch 10 of Spotlight Synthetic Aperture Radar
%Signal Processing Algorithms, Carrara, Goodman, and Majewski
%NOTE: set up-ramp sweep from 2-3.2V to stay within ISM band
%change fstart and fstop bellow when in ISM band
%-------------------------------------------%
%Process raw data here
clear all;
close all;
%read the raw data .wave file here
[Y,FS,NBITS] = wavread('towardswarehouse.wav');
%constants
c = 3E8; %(m/s) speed of light
%radar parameters
Tp = 20E-3; %(s) pulse time
Trp = 0.25; %(s) min range profile time duration
N = Tp*FS; %# of samples per pulse
fstart = 2260E6; %(Hz) LFM start frequency
fstop = 2590E6; %(Hz) LFM stop frequency
%fstart = 2402E6; %(Hz) LFM start frequency for ISM band
%fstop = 2495E6; %(Hz) LFM stop frequency for ISM band
BW = fstop-fstart; %(Hz) transmti bandwidth
f = linspace(fstart, fstop, N/2); %instantaneous transmit frequency
%the input appears to be inverted
trig = -1*Y(:,1);
s = -1*Y(:,2);
clear Y;
%parse data here by position (silence between recorded data)
rpstart = abs(trig)>mean(abs(trig));
count = 0;
Nrp = Trp*FS; %min # samples between range profiles
for ii = Nrp+1:size(rpstart,1)-Nrp
if rpstart(ii) == 1 && sum(rpstart(ii-Nrp:ii-1)) == 0
count = count + 1;
RP(count,:) = s(ii:ii+Nrp-1);
RPtrig(count,:) = trig(ii:ii+Nrp-1);
end
end
%parse data by pulse
count = 0;
thresh = 0.08;
clear ii;
for jj = 1:size(RP,1)
%clear SIF;
SIF = zeros(N,1);
start = (RPtrig(jj,:)> thresh);
count = 0;
jj
for ii = 12:(size(start,2)-2*N)
[Y I] = max(RPtrig(jj,ii:ii+2*N));
if mean(start(ii-10:ii-2)) == 0 && I == 1
count = count + 1;
SIF = RP(jj,ii:ii+N-1)' + SIF;
end
end
%hilbert transform
q = ifft(SIF/count);
sif(jj,:) = fft(q(size(q,1)/2+1:size(q,1)));
end
sif(find(isnan(sif))) = 1E-30; %set all Nan values to 0
%SAR data should be ready here
clear s;
s = sif;
save routsidewarehouse2 s; %for image data
%-------------------------------------------%
%load additional varaibles and setup constants for radar here
clear all;
c = 3E8; %(m/s) speed of light
%load IQ converted data here
load routsidewarehouse2 s; %load variable sif %for image data
for ii = 1:size(s,1)
s(ii,:) = s(ii,:) - mean(s,1);
end
%sif = s-sif_sub; %perform coherent background subtraction
%sif = sif_sub; %image just the background
sif = s; %image without background subtraction
clear s;
clear sif_sub;
%***********************************************************************
%radar parameters
fc = (2590E6 - 2260E6)/2 + 2260E6; %(Hz) center radar frequency
B = (2590E6 - 2260E6); %(hz) bandwidth
cr = B/20E-3; %(Hz/sec) chirp rate
Tp = 20E-3; %(sec) pulse width
%VERY IMPORTANT, change Rs to distance to cal target
%Rs = (12+9/12)*.3048; %(m) y coordinate to scene center (down range), make this value equal to distance to cal target
Rs = 0;
Xa = 0; %(m) beginning of new aperture length
delta_x = 2*(1/12)*0.3048; %(m) 2 inch antenna spacing
L = delta_x*(size(sif,1)); %(m) aperture length
Xa = linspace(-L/2, L/2, (L/delta_x)); %(m) cross range position of radar on aperture L
Za = 0;
Ya = Rs; %THIS IS VERY IMPORTANT, SEE GEOMETRY FIGURE 10.6
t = linspace(0, Tp, size(sif,2)); %(s) fast time, CHECK SAMPLE RATE
Kr = linspace(((4*pi/c)*(fc - B/2)), ((4*pi/c)*(fc + B/2)), (size(t,2)));
%Save background subtracted and callibrated data
save sif sif delta_x Rs Kr Xa;
%clear all;
%run IFP
SBAND_RMA_IFP;