自家製合成開口レーダー(4)距離コードの解釈

最初は範囲コードがわからなかったのですが、なぜ範囲コードが以前のドップラー速度測定コードに似ているのかわかりません。周波数差を計算するというifftを探しているようです。周波数差が距離を測定できるのはなぜですか?以前は速度を測定していませんでしたか?

その後、PPTが測定結果をXX2206の出力と比較する必要があると述べたので、最初にXX2206の情報を探しました。この出力ピンは方形波に似た信号です。

XX2206信号発生器:

これは対応する開発ボードです:http : //www.saxmcu.com/XR2206.htm 

最初に開発ボードを見つけましたが、なぜピン3が出力を調整するための入力ポートのように見えるのか理解できませんが、導入部は出力ポートであると説明していますが、このボードは後で購入して遊ぶことができます。オシロスコープ出力など。

これはデータシートです:https//pdf1.alldatasheetcn.com/datasheet-pdf/view/80496/EXAR/XR2206.html

次に、チップデータを調べたところ、このレーダーの概略図は基本的にデータシートの例であり、データシートにもこれが出力ポートであると記載されていますが、回路も同様です。

チップ情報は最終的にチップ内の等価回路図を与えました。これは、ダイオード三極管のスタックで構成されています。

後で、私は次の記事を読み、基本的にその理由を知っています。

http://www.docin.com/p-2048157065.html

より詳細な写真付きの記事もあります。

https://www.sohu.com/a/203541554_695278

 

チャープ信号の場合、送信と受信の時間差により、2つのチャープ信号の周波数はミキサー内で異なります。出力結果はシングルトーン信号です。周波数は2つのチャープの周波数差に対応し、2つのチャープの差を反映できます。なんという遅れだ。ただし、この計算結果では、反射物体の移動が禁止されている、つまりドップラーシフトがないと仮定しています。反射物体が動いている場合は、別の周波数差が実際に生成されるため、速度と距離の測定値が結合され、問題が発生します。

これが、SDRであろうとハードウェアレーダーであろうと、これが以前の速度測定実験の理由であり、信号源は固定周波数余弦波(CW)であり、クリップではありません。

 

もちろん、速度測定と距離測定はなんらかの方法で同時に実現できます。このとき、三角波の周波数変化は、立ち上がりと立ち下がりの過程で逆になるため、ドップラーシフトの周波数変化は一定であるため、三角波を使用します。このようにして、2つの周波数変化を分離できます。

しかし、私たちの実験では、それはランプ信号であり、のこぎり波であり、三角波ではないため、ここでは距離しか測定できません。また、距離測定時にノコギリ波の起点を見つける必要があるため、11ピンの同期信号が必要です。

2つのチャープ信号の混合出力信号の周波数を測定することにより、2つのチャープ信号がどれだけオフセットしているかを知ることができ、距離を計算できます。距離は周波数を測定することによっても得られるため、ifftを使用して達成できます。

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');

次にコードを見てください。帯域幅は約300MHz(2590-2260)であり、帯域幅は距離分解能に反比例することがわかります。LimeSDRをレーダーとして使用すると、分解能は5分の1に低下します。

今回は、サウンドカードによって収集された左チャネルデータも使用され、trigという名前が付けられ、右チャネルはsに格納されます。

start =(trig> thresh);
最初はこの文を理解していませんでしたが、後で実際に関数であることがわかりました。つまり、各トリガー(左チャネルの値)を比較します。それがthreshより大きい場合は0より大きく、startは1です。それ以外の場合はstartは0です。このように、方形波が横軸の上にある場合、startはすべて1で、横軸の下はすべて0です。

次のループはiiの位置を探しています。この位置の前の開始の11の値はすべて0で、iiの後の開始は1です。つまり、この位置の前の方形波は水平軸の下にあり、方形波はこの位置の水平軸の上にあります。次に、このiiの値は保存する波形の開始位置であり、波形の長さはN = 20msに固定されています。s配列の対応する位置から切り取り、sifに保存します。

要件を満たすいくつかのデータが傍受される可能性があるため、各データは1行に格納され、行番号がカウントされます。

このsifはチャープミキシング後の信号です。次に、sifのDC成分を削除し、sifに対してifft変換を実行して、チャープミキシング後の信号の周波数を求めます。これは、距離に対応しています。

次の2パルスキャンセラーは、隣接する2つのセグメントの混合出力信号の結果を考慮しており、出力画像がより鮮明になります。

実際にmatlabの代わりにgnuradioを使用して、サウンドカードラインから直接データを入力および読み取ることができると思います。このようにして、ハードウェアレーダーのデータ処理もgnuradioで行うことができます。しかし、SDRレーダーの場合、チャープは生成されますが、方形波はそれを改善する方法を知りません。XR2206の方形波とランプの関係がわかりません。方形波が横軸の下にある場合、混合出力画像は横軸の上にあるものと似ていますが、逆ですか?

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転載: blog.csdn.net/shukebeta008/article/details/108388059