Ti雷達代碼走讀

本文將從多個方面對Ti雷達代碼進行詳細的解讀，並舉例說明常見應用場景。

一、硬體部分

無線雷達感測器使用了Texas Instruments公司的AWR1642BOOST EVM開發板，該開發板包含AWR1642晶元。 AW1642是一款由Texas Instruments公司研發生產的微小射頻雷達微控制器，集成高增益收發器和數字信號處理器。該晶元可實現超小型，封裝簡單和低功耗等特點，同時也提供了高精度的探測性能和跟蹤功能。

通過讀取官方文檔以及代碼實現的部分，我們可以了解到硬體部分和感測器運行的具體細節。

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

二、軟體部分

軟體部分是整個雷達系統的核心。它定義了從雷達獲取的數據，對原始數據進行預處理、信號處理和特徵提取等操作，最終輸出目標的位置信息，包括角度、距離和速度。

1、預處理

數據預處理通常包括去噪和濾波等操作。在實際應用中，雷達在捕捉距離和速度信息時，會受到環境干擾而帶來一些雜訊。這時，預處理的作用就顯得尤為重要。

// 預處理：
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、信號處理

信號處理包括對預處理後的數據進行重採樣，FFT和純相位解旋等操作，以獲取目標的距離和速度信息。

// 信號處理：
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、特徵提取

特徵提取用於從雷達原始數據中提取目標的重要特徵，比如目標的大小、形狀和速度等。在實際應用中，特徵提取常常使用機器學習等演算法實現。

// 特徵提取
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、實際應用場景

Ti雷達可以應用於各種場景，比如工業自動化、物流倉儲、邊緣計算等。以下是一些典型應用場景的解析：

1、 行人檢測

行人檢測是無線雷達的一個重要應用場景之一，尤其是在一些安全檢查點、交通監管區域、火車站和機場等場所。適當放置兩個Ti雷達感測器可以很容易地實現行人檢測。通過分析隨時間變化的雷達數據，可以檢測行人的位置、方向和速度等信息。

// 行人檢測
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、物流倉儲

物流倉儲通常需要檢測貨架上的商品信息。通常情況下，使用攝像頭來拍攝貨架上的商品，但是其中存在一些問題，比如商品遮擋、光線條件差等。使用雷達來實現商品檢測可以很好地解決這些問題。Ti雷達可以很快地檢測出貨架上物品的位置和數量等信息。

// 物品檢測
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、邊緣計算

邊緣計算是一種新型的計算模式，可以將計算資源儘可能地放在設備端而不是雲端。通過Ti雷達感測器可以將原始數據、信號處理和特徵提取等操作在設備端實現，並將結果上傳至雲端進行更精細和深度的分析。

// 邊緣計算
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);
        }
    }
}

結論

本文以Ti雷達代碼走讀為主題，從硬體、軟體和應用場景等多個方面對雷達代碼進行了詳細的解讀，並舉例說明了其在行人檢測、物流倉儲和邊緣計算等場景中的應用。在實踐中，需要仔細閱讀技術文檔，熟悉其整體架構，才能更好地應用並優化Ti雷達系統。