Sledování objektů pomocí radaru s frekvenčně modulovanou kontinuální nosnou vlnou

Abstract

Aplikace radaru s frekvenčně modulovanou kontinuální vlnou je rozšířená v mnoha odvětvích průmyslu, zejména pak v automobilovém. Tato práce se zabývá sledováním objektů, kde jako radar byla použita radarová deska AWR1642 BOOST od firmy Texas Instruments. Většinou je tento kit používán ve spojení s rozšiřující deskou DCA1000EVM umožňující vysokorychlostní přenos vzorků ADC do počítače pro účely vývoje a testování algoritmů. Deska AWR1642 BOOST byla v této práci použita samostatně, pro posílání dat přímo do počítače disponuje pouze virtuální sériovou linkou. Základní ovládací program radaru mmWave Demo neposkytuje veškerá potřebná data ke sledování cílů, proto je v práci uveden způsob úpravy originálního firmware umožňující extrakci radarové kostky. Jsou zde vysvětleny základní principy Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) radaru a jsou prezentovány základní dílčí algoritmy sledování. Vytvořený systém byl otestován jak na statických měřeních, tak i na dynamických měřeních. Pro statická měření s radarovým odražečem byla chyba odhadu polohy 0,141m. Pro dynamická měření byly určeny chyby odhadů radiální vzdálenosti, azimutu a radiální rychlosti pro dva typy cílů. Pro radarový odražeč byly chyby 0,142m, 2,24∘, 0,12ms−1 a pro chodícího člověka 0,212m, 3,17∘, 0,167ms−1.

The application of radar with frequency–modulated continuous wave is widespread in many fields, especially in the automotive industry. This thesis focuses on object tracking with the AWR1642 BOOST radar board from Texas Instruments. Mostly, this kit is used in conjunction with the DCA1000EVM expansion board allowing high–speed transfer of ADC samples to a computer for algorithm development and testing purposes. In this thesis only the AWR1642 BOOST board was used. The board provides only a virtual serial communication interface for direct data transfer to the computer. However, the basic control program mmWave Demo does not provide all the necessary data for target tracking. Therefore, the modifications of the original firmware enabling the extraction of the radar data cube are presented. The basic principles of the Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) radar are explained and the basic algorithms necessary for each stage in target tracking are presented. The created system was tested both on static and dynamic measurements. For static measurements using a corner reflector as a target, the error of estimated position was 0,141m. In the case of dynamic measurements, the errors of radial range, speed and azimuth were determided for two types of targets. For the corner reflector, the errors were 0,142m, 2,24∘, 0,12ms−1, and for the case of a walking human 0,212m, 3,17∘, 0,167ms−1.