Ti雷达代码走读

本文将从多个方面对Ti雷达代码进行详细的解读，并举例说明常见应用场景。

一、硬件部分

无线雷达传感器使用了Texas Instruments公司的AWR1642BOOST EVM开发板，该开发板包含AWR1642芯片。 AW1642是一款由Texas Instruments公司研发生产的微小射频雷达微控制器，集成高增益收发器和数字信号处理器。该芯片可实现超小型，封装简单和低功耗等特点，同时也提供了高精度的探测性能和跟踪功能。

通过读取官方文档以及代码实现的部分，我们可以了解到硬件部分和传感器运行的具体细节。

// 初始化：
bssCfg.rangeCfg.startFreq  = 76U;
bssCfg.rangeCfg.freqSlopeConst = 21U;
bssCfg.rangeCfg.numAdcSamples = 128U;
bssCfg.rangeCfg.numChirps = 64U;

二、软件部分

软件部分是整个雷达系统的核心。它定义了从雷达获取的数据，对原始数据进行预处理、信号处理和特征提取等操作，最终输出目标的位置信息，包括角度、距离和速度。

1、预处理

数据预处理通常包括去噪和滤波等操作。在实际应用中，雷达在捕捉距离和速度信息时，会受到环境干扰而带来一些噪声。这时，预处理的作用就显得尤为重要。

// 预处理：
for (i = 0; i < numPntsPerChirp; i++)
{
  sumVal = 0;
  for (j = 0; j < numChirpsPerFrame; j++)
  {
        sumVal += datap[i*numChirpsPerFrame+j];
  }
  sumVal = sumVal>>beamFormingCfg.log2numVirtAnt;
  datap[i] = sumVal;
}

2、信号处理

信号处理包括对预处理后的数据进行重采样，FFT和纯相位解旋等操作，以获取目标的距离和速度信息。

// 信号处理：
for (idx = 0; idx < numDetectedObjects; idx ++ )
{
    pObj   =   &detObjFinal[idx];
    peakVal    =   pObj->peakVal;

    rangeIdx     =   pObj->rangeIdx;
    dopplerIdx   =   pObj->dopplerIdx;

    range       =   rangeIdx * RangeStep;
    doppler     =   dopplerIdx * DopplerStep;
    // get the coordinates in meters
    pObj->x         =   range * _cosAntAngle * _sinAzimAngl;
    pObj->y         =   range * _cosAntAngle * _cosAzimAngl;
    pObj->z         =   range * _sinAntAngle;
    pObj->velocity  =   doppler*3.0/512;
}

3、特征提取

特征提取用于从雷达原始数据中提取目标的重要特征，比如目标的大小、形状和速度等。在实际应用中，特征提取常常使用机器学习等算法实现。

// 特征提取
for (i = 0; i < numDetectedObjects; i++)
{
    if ((detObjFinal[i].rangeIdx >= rangeIdx_Tgt_MMin) && (detObjFinal[i].rangeIdx <= rangeIdx_Tgt_MMax))
    {
        if ((detObjFinal[i].dopplerIdx >= dopplerIdx_Tgt_MMin) && (detObjFinal[i].dopplerIdx <= dopplerIdx_Tgt_MMax))
        {
            isTgtDetected = 1;
            target->cnt = target->cnt + 1;
            target->doppler += detObjFinal[i].dopplerIdx;
            target->peakVal += detObjFinal[i].peakVal;
        }
    }
}

三、实际应用场景

Ti雷达可以应用于各种场景，比如工业自动化、物流仓储、边缘计算等。以下是一些典型应用场景的解析：

1、 行人检测

行人检测是无线雷达的一个重要应用场景之一，尤其是在一些安全检查点、交通监管区域、火车站和机场等场所。适当放置两个Ti雷达传感器可以很容易地实现行人检测。通过分析随时间变化的雷达数据，可以检测行人的位置、方向和速度等信息。

// 行人检测
for (j = 0; j < numChirpsPerFrame; j++)
{
    for (i = 0; i < numAntenna; i++)
    {
        dataToSend[j*numAntenna+i] = datap[i*numChirpsPerFrame+j];
    }
}
detObj = calculateRangeAzimuthHeatMap(dataToSend, heatMap, &azimuthIdx, &elevIdx);

for (i = 0; i < detObj->numObjOut; i++)
{
    pObj = &detObj->objOut[i];
    if(pObj->peakVal > PHASE_SHIFT_MIN)
    {
        sumRange = sumRange + pObj->rangeIdx;
        tObj.nx = pObj->x*pObj->rangeIdx;
        tObj.ny = pObj->y*pObj->rangeIdx;
        tObj.nz = pObj->z*pObj->rangeIdx;
        distanceOfObj = sqrtf(tObj.nx * tObj.nx + tObj.ny * tObj.ny + tObj.nz * tObj.nz);
        if(distanceOfObj > 0)
        {
            tObj.nx = tObj.nx/distanceOfObj;
            tObj.ny = tObj.ny/distanceOfObj;
            tObj.nz = tObj.nz/distanceOfObj;
        }
        tObj.azim     = pObj->azimuthAngle;
        tObj.elev     = pObj->elevAngle;
        tObj.velocity = pObj->velocity;
        tObj.range    = pObj->rangeIdx*elecDelay+range_offset;
        tObj.certainty = pObj->peakVal/65536.0;
        if(tObj.range <= DETECT_DISTANCE)
        {
            detectedObjs.push_back(tObj);
        }
    }
}

2、物流仓储

物流仓储通常需要检测货架上的商品信息。通常情况下，使用摄像头来拍摄货架上的商品，但是其中存在一些问题，比如商品遮挡、光线条件差等。使用雷达来实现商品检测可以很好地解决这些问题。Ti雷达可以很快地检测出货架上物品的位置和数量等信息。

// 物品检测
for (i = 0; i < numDetectedObjects; i++)
{
    if ((detObjFinal[i].rangeIdx >= rangeIdx_Tgt_MMin) && (detObjFinal[i].rangeIdx <= rangeIdx_Tgt_MMax))
    {
        if ((detObjFinal[i].dopplerIdx >= dopplerIdx_Tgt_MMin) && (detObjFinal[i].dopplerIdx <= dopplerIdx_Tgt_MMax))
        {
            isTgtDetected = 1;
            target->cnt = target->cnt + 1;
            target->doppler += detObjFinal[i].dopplerIdx;
            target->peakVal += detObjFinal[i].peakVal;
        }
    }
}

3、边缘计算

边缘计算是一种新型的计算模式，可以将计算资源尽可能地放在设备端而不是云端。通过Ti雷达传感器可以将原始数据、信号处理和特征提取等操作在设备端实现，并将结果上传至云端进行更精细和深度的分析。

// 边缘计算
for(k = 0; k < heatmapsize; k++)
{
    if(data[k]>ACCUM_THRESHOLD)
    {
        rangeIdx = k%RANGE_ROWS;
        dopplerIdx = k/RANGE_ROWS;
        if((((rangeIdx>=detObjMinRangeIdx)&&(rangeIdx<=detObjMaxRangeIdx))&&
            ((dopplerIdx>=detObjMinDopplerIdx)&&(dopplerIdx<=detObjMaxDopplerIdx)))&&(detObj[k].snr>=detObjSNRThresh))
        {
            tmpObj.rangeIdx = rangeIdx;
            tmpObj.dopplerIdx = dopplerIdx;
            tmpObj.snr = detObj[k].snr;
            tmpObj.x = detObj[k].x;
            tmpObj.y = detObj[k].y;
            tmpObj.z = detObj[k].z;
            tmpObj.velocity = detObj[k].velocity;
            tmpObj.xc = detObj[k].xc;
            tmpObj.yc = detObj[k].yc;
            targets.pushback(tmpObj);
        }
    }
}

结论

本文以Ti雷达代码走读为主题，从硬件、软件和应用场景等多个方面对雷达代码进行了详细的解读，并举例说明了其在行人检测、物流仓储和边缘计算等场景中的应用。在实践中，需要仔细阅读技术文档，熟悉其整体架构，才能更好地应用并优化Ti雷达系统。