FMCW雷達：工作原理、應用和局限性

一、FMCW雷達概述

FMCW（Frequency-Modulated-Continuous-Wave）雷達是一種非常有用的無線電遙感技術，廣泛應用在飛行器、汽車防碰撞、測距、氣象預報等領域。FMCW雷達是通過發射頻率連續變化的連續波信號，然後接收反射回來的信號來實現測距或測速的。

二、FMCW雷達的工作原理

FMCW雷達的工作原理基於多普勒效應。發射機發射的信號是一個頻率不斷連續變化的連續波信號，隨着信號的反射回來，接收機會感知到反射信號的時差和頻差。由於多普勒效應的影響，接收到的信號的頻譜將發生相應的移動。因此，通過測量反射信號的頻率和時差，可以確定被測目標的距離、速度等信息。

FMCW雷達的基本組成部分包括：發射機、混頻器、信號發生器、接收機、處理器等。其中信號發生器生成頻率連續變化的信號，發射機將信號發出，然後經過反射後，接收機接收信號，並通過處理器處理，得到被測目標的信息。

三、FMCW雷達的應用

FMCW雷達在不同領域中具有廣泛的應用。其中包括飛行器自動駕駛的距離與速度計算，道路交通和船舶導航的障礙物檢測，天氣雷達的降水粒子探測等。

在自動駕駛領域，FMCW雷達通過高精度的測距和測速，可以幫助自動駕駛汽車更加精準地識別前方的車輛、障礙、人和物體。此外，在氣象預報領域，FMCW雷達可用於精確測量降水量和顆粒物濃度，從而有效地提高天氣預報的準確性。

四、FMCW雷達的局限性

儘管FMCW雷達有許多應用，但是它也存在着一些局限性。

首先，FMCW雷達只能在一個相對較小的範圍內進行目標探測。當距離過遠或目標太小時，雷達可能無法精確地進行距離和速度的測量。

其次，FMCW雷達只能通過反射信號進行探測，因此，它不能在無法反射信號的環境中進行測量。

最後，FMCW雷達對噪聲和多路徑干擾比較敏感，這會影響雷達的測量精度。

五、FMCW雷達的代碼示例

// 計算FMCW雷達的頻率
int startfreq = 24000000; // Hz
int bandwidth = 2000000; // Hz
int chirprate = 5000; // Hz/s
int pulsewidth = 10; // μs

int samplenum = 1024;
double samplingfreq = 500000; // Hz

for (int n = 0; n < samplenum; n++) {
  double t = 1.0 / samplingfreq * n;
  double freq = startfreq + chirprate * t;
  int phase = freq * pulsewidth;
  int output = cos(phase);
}