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1D~4D雷达基础

科技 2024-12-20 23:00 江苏

1D-RADAR

连续波（CW）雷达广泛应用于许多运动检测应用中。它通过比较发送和接收信号的频率差，来测量目标的速度。然而，CW雷达无法测量目标的距离，因为它无法区分频率变化是由于目标的速度变化还是距离变化。

频移键控（FSK）雷达也能根据速度分离对象，但它还具有测量距离的优点。FSK雷达通过改变发送信号的频率，然后比较接收信号和发送信号的频率差，来同时测量目标的速度和距离。因此，FSK雷达在需要同时测量速度和距离的应用中，比如交通监控和无人驾驶，具有明显的优势。

1D雷达可提供物体的信息：速度

如果两个物体的速度相同，雷达是无法将它们进行区分和定位的。图1的上半部分我们可以看到两个并行移动的红色人形，这表示他们的速度是相同的。在这种情况下，雷达无法区分这两个物体，因此将它们检测为一个物体，就好像这两个人位于所有出现阴影的红色人形的位置一样。

在图1的下半部分可以看到一个黑色的人形，他的速度比上面的红色人形快。在这种情况下，雷达能够区分"红色"物体和"黑色"物体，并且如果黑色人形位于所有出现阴影的黑色人形的位置，雷达也能做到相同的区分。

2D-RADAR (FSK)

如果两个物体的速度和距离都相同，在一维环境中（没有角度信息），雷达是无法将它们进行区分和定位的。在图2的上部我们可以看到两个并行的红色人形，他们离雷达的距离相同，且移动速度也一致。在这种情况下，雷达无法区分这两个物体，从而将它们检测为一个物体，就好像这两个人位于所有出现阴影的红色人形的位置一样。

2D雷达可提供物体的信息：速度和距离

在图2的下半部分我们可以看到一个黑色的人形，他的速度不同于上面的红色人形，并且离雷达更近（距离不同）。在这种情况下，雷达能够区分"红色"物体和"黑色"物体，并且如果黑色人形位于所有出现阴影的黑色人形的位置，雷达也能做到相同的区分。

调频连续波（FMCW）雷达在仅测量速度不足够的情况下使用。如果雷达设备只有一个发送通道和一个接收通道，那么可以测量到物体的距离，但无法测量角位移。

3D雷达（FMCW MIMO）

3D雷达可提供物体的信息：速度、距离和角度

3D雷达拥有多个发射和接收天线。每个发射的信号都可以由任何天线接收。多个天线的特殊排列提高了空间分辨率，减少了对干扰的敏感性。具有相同速度、距离和角位置的物体可以被分离（具有在二维环境中定位物体的可能性）。

4D雷达（FMCW MIMO）

与3D雷达相比，4D雷达还具有在高程上偏移的多个天线，因此可以在仰角中分离检测。这使得可以在3D环境中进行定位。

4D雷达可提供物体的信息：速度、距离和角度（方位和俯仰）

通过速度、距离和角度（水平和垂直）来分离物体。具有相同速度、距离和角位置的物体可以被分离（具备在三维环境中定位物体的可能性）。

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