使用 3D 场景建模框架的汽车 FMCW 雷达 系统设计
应用指南
根据政府报告，全世界每年有成千上万的人因为车祸而丧生，而伤残人数更是达到了数百万。这是科学家和工程师致力于研究汽车应用的首要原因，他们希望开发安全的汽车雷达系统，以减少汽车碰撞造成的人身伤害。在这种市场需求的推动下，车辆上广泛采用了各种雷达系统，如自适应巡航控制（ACC）、停车再起步、盲点检测（BSD），变道辅助（LCA）和追尾预警（RCW）。基于频率调制连续波（FMCW）[2]的汽车雷达是目前广泛应用的一种技术。与脉冲雷达不同，使用连续波调制的 FMCW 雷达可以避免传输中的高峰均功率比（PAPR），简化了功率放大器等天线和射频部件的设计过程。因此，基于该技术的汽车雷达系统具有更多优势，例如良好的性能、简化的射频元器件、尺寸更小、重量更轻和成本更低。
本应用指南提出了先进型 FMCW 雷达系统的设计方法，其中需要应用多天线、数字波束赋形（DBF）、多维 DSP 信号处理和参数估计算法等技术。根据市场调查，汽车雷达设计人员需要一款具有以下功能的工具：
- 生成和分析不同类型的 FMCW 信号
- 多天线/阵列天线设计能力
- 用于 DBF 和多目标检测的复杂算法设计，具有高分辨率和精度的清晰距离和速度测量，以及用于防撞和汽车驾驶的复杂 DSP 算法
- 能够应对高频、跨域体系结构中的系统复杂性
- 复杂的环境场景，包括具有多散射雷达截面（RCS）和杂波加扰动的移动目标
- 用于高级测量的测试考虑因素，如检测率、误报率、2D/3D 天线方向图、距离多普勒图以及综合自动测试系统
W1905 SystemVue 雷达库能够提供这些功能，用于汽车雷达系统的仿真和测试。为了节省开发时间并降低成本，SystemVue 雷达库提供高度参数化的仿真模型和更高级别的参考设计工作区，使得设计人员能够创建雷达系统操作场景，包括雷达信号生成、处理、环境影响（如杂波、干扰、目标接收机算法和测量）。图 1 为一个 FMCW 系统设计的设置示例。由于其强大的能力，所示的大多数模型（如信号发生器、发射机、Tx/Rx 天线、射频接收机、测量、目标 RCS、杂波和干扰）可以直接从雷达库获得。为了获得包含更准确结果的更详细体系结构，SystemVue 允许对射频发射机/射频接收机使用 RF-DSP，或是对跨域仿真中的天线使用 DSP-EM。W1905 模块集及其示例工作区可用作算法和体系结构参考设计，以在不同信号条件和环境情况下验证雷达性能。这些可能包括目标和 RCS 场景、杂波条件、干扰和环境干扰等。通过全面周到地考虑各种环境影响，同时保持开放的建模环境（.m、C++、VHDL、测试设备），雷达系统设计人员可以更有信心地在研发早期探索设计体系结构，而无需进行成本昂贵的室外距离测试或使用硬件仿真器。
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