利用UWB实现后备箱一脚踢雷达应用

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前言

参考本博客UWB如何抗多径文章，相信大家已经知道UWB核心工作原理，UWB本质就是一串脉冲序列，作者本人采用NXP的NCJ29D6开了雷达开发板，采用线极化天线，最大化接收目标的反射功率。同时NCJ29D6内部的混频器输出IQ两路，也是混频器输出的IQ信号是含有相位的，而相位是和目标距离成正比的，所以我们可以通过IQ的相位变化的出多普勒频偏，进而得出目标的运动速度。

一、评估板介绍

笔者接触了很多UWB芯片，目前看芯片计算能力最强，前端射频链路性能最好的就是NCJ29D6，在射频链路上，NCJ29D6设计有陷波器，可以滤除一些本振泄露之类的单音干扰，还有sensitivity_boost接收链路信号增强技术，本质上就先计算或者估算噪底，再用接收信号减去估算的噪底，进而增强信噪比技术。评估板照片如下：
在本文章中，笔者将用UWB实现后备箱一脚踢雷达。

二、核心代码

在本例中，cir_interval我们设置为$T_{interval}=50ms$，我们累计N=128个cir序列组成一个阵列进行fft运算，进而得到目标的速度信息。基于公式$2\ast V_{max}/\lambda =1/2\ast T_{interval}$，这个公式的意思是我们fft能分析到的最大正频率是$1/2\ast T_{interval}$，速度的单位是m/s,波长的单位m，所以$2\ast V_{max}/\lambda$的单位是秒分之一，也就是赫兹。我们fft的最大正频率对应目标的最大正速度。速度分辨率$V_{resolution}=V_{max}/(N/2)$

rdcube=cir_taps_array[i:i+fft_length,:]
rdcube=lfilter(b,a,rdcube,axis=0)
rdcube*=np.blackman(fft_length).reshape(-1,1)
rd_fft=np.fft.fft(rdcube,axis=0)/fft_length
rd_fft_shift=np.fft.fftshift(rd_fft,axes=0)
rd_fft_abs=np.abs(rd_fft_shift)
fft_combine_abs=np.sum(rd_fft_abs,axis=0)
rd_fft_abs_rel=fft_combine_abs-fft_abs_estimate
fft_abs_estimate=fft_abs_estimate*(1-alpha)+alpha*fft_combine_abs

由于一脚踢雷达监测的是UWB前方目标的突然挥动或者突然变化，当然可以根据未来车辆的实际安装 位置，设计监测目标的距离区间，以及目标的速度监测区间。本例是简单的demo，未设置目标的监测距离区间以及目标速度的监测区间。思路是，在没有目标挥动时更新计算UWB雷达前方的噪底，每次接收的信号减去噪底，如果有目标挥动时能检测到大的信号波动，设置一个合理的阈值就可以监测到挥动。

三、演示视频

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UWB一脚踢雷达

总结

通过监测UWB雷达前方特定距离以及特定速度区间的目标来检测是否有一脚踢，来实现后备箱的一脚踢雷达，NCJ29D6集成有DSP能实现fft运算，单个芯片就可以实现所有一脚踢功能。有定点客户可以联系我企业邮箱 [email protected]，获取开发板，本开发板支持python脚本开发，所有芯片配置都可以通过python配置，并且python中可以直接获取cir数据。