FMCW 雷达中距离和速度信息的一维数组分配到二维矩阵

Question

我正在使用 fmcw 雷达通过 stm32l476 微控制器查找移动物体的距离和速度信息。

首先，为了获取文具对象的范围，我使用“HAL_ADC_ConvCpltCallback”函数将ADC值存储到“fft_in”数组中。这里我初始化了“is_data_ready_for_fft = 1”如下：

void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef *hadc1) {
        is_data_ready_for_fft = 1;
        }

并使用 fft 计算范围。现在我需要将这个 ADC 值的一维数组存储在二维数组中，以计算跨线性调频指数的多普勒频率。

下面是将 adc 值复制到 fft_in 数组和范围计算的代码：

    while (1)
      {
          if (is_data_ready_for_fft == 1) {
                            for (size_t i = 0; i < ADC_BUF_LENGTH; i++) {
                                fft_in[i] = (float32_t) adcResultsDMA[i];
                            }
                     is_data_ready_for_fft = 0;

                     arm_rfft_fast_f32(&fft_handler, fft_in, fft_out, 0);

                    arm_cmplx_mag_f32(fft_out, fft_out2, ADC_BUF_LENGTH);
                    

                    fft_out2[0] = 0;
                

                    arm_max_f32(fft_out2, ADC_BUF_LENGTH/2, &Result, &Index);

                

                    R = (300000000 * 0.004064* Index)/500000000;

                         }
                      }

以上代码将值复制到 fft_in 数组中。这里 ADC_BUF_LENGTH = 512; 现在我的问题是如何将这个 fft_in 缓冲区添加到矩阵中，如下所示：假设 fft_in 数组每秒变化一次：所以这里 fft_in(0), fft_in(1), fft_in(2),......fft_in(20) 是 fft_in在那个特定时间具有 ADC_values 的数组。

[0,0]=fft_in(0)[0]   [0,1]=fft_in(0)[1]..............[0,512]=fft_in(0)[512]
[1,0]=fft_in(1)[0]   [1,1]=fft_in(1)[1]..............[1,512]=fft_in(1)[512]
[2,0]=fft_in(2)[0]   [2,1]=fft_in(2)[1]..............[2,512]=fft_in(2)[512]
.
.
.
.
[19,0]=fft_in(19)[0]  [19,1]=fft_in(19)[1].............[19,512]=fft_in(19)[512]

（我将 Chirp 指数设为 20，样本数设为 512。因此跨行的 fft 产生范围，跨列的 fft 产生速度）

Answer 1

我认为您正在寻找二维数组。你可以这样声明一个 float32_t fftIn2D[NBR_CHIRPS_PER_FRAME][NBR_SAMPLES_PER_CHIRP];。 NBR_SAMPLES_PER_CHIRP 是您放置在一个线性调频期间采样的值的列（在您的情况下为 512 个样本）。 NBR_CHIRPS_PER_FRAME 是一帧中的线性调频数的行，在您的情况下为 20。

要访问数组的一个元素，您需要两个嵌套的for-loops。这里有一个 code-snippet 用于此目的。

for (uint32_t chirpIdx = 0; chirpIdx < NBR_CHIRPS_PER_FRAME; chirpIdx++)
{
    for (uint32_t sampleIdx = 0; sampleIdx < NBR_SAMPLES_PER_CHIRP; sampleIdx++)
    {
        /*acess the element*/
        fftIn2D[chirpIdx][sampleIdx] = (float32_t) adcResultsDMA[i]
    }
}

对于您的代码，可以这样锁定：

float32_t fftIn2D[NBR_CHIRPS_PER_FRAME][NBR_SAMPLES_PER_CHIRP];
fftInDoppler[NBR_CHIRPS_PER_FRAME];
uint32_t chirpIdxGlobal = 0;


while (1)
{
    if (is_data_ready_for_fft == 1) {
         is_data_ready_for_fft = 0;
        
        for (uint32_t sampleIdx = 0; sampleIdx < NBR_SAMPLES_PER_CHIRP; sampleIdx++)
        {
            fftIn2D[chirpIdxGlobal][sampleIdx] = (float32_t) adcResultsDMA[i];
        }
        
        chirpIdxGlobal++;
        if(chirpIdxGlobal == (NBR_CHIRPS_PER_FRAME - 1)){
            is_data_ready_for_doppler_fft = 1;
        }
        
        arm_rfft_fast_f32(&fft_handler, &fftIn2D[sampleIdx][0], fft_out, 0);
        
        arm_cmplx_mag_f32(fft_out, fft_out2, ADC_BUF_LENGTH);
        
        fft_out2[0] = 0;
        
        arm_max_f32(fft_out2, ADC_BUF_LENGTH/2, &Result, &Index);
        
        R = (300000000 * 0.004064* Index)/500000000;
        
    }
    
    if (is_data_ready_for_doppler_fft){
        chirpIdxGlobal = 0;
        is_data_ready_for_doppler_fft = 0;
        
        for (uint32_t sampleIdx = 0; sampleIdx < NBR_SAMPLES_PER_CHIRP; sampleIdx++)
        {
            /* bring the data in the right order for the fft */
            for (uint32_t chirpIdx = 0; chirpIdx < NBR_CHIRPS_PER_FRAME; chirpIdx++)
            {
                fftInDoppler[chirpIdx] = fftIn2D[chirpIdx][sampleIdx];
            }
            
            arm_rfft_fast_f32(&fft_handler, &fftInDoppler[0], fft_out_doppler, 0);
            
            arm_cmplx_mag_f32(fft_out_doppler, fft_out2_doppler, ADC_BUF_LENGTH);
        
            fft_out2_doppler[0] = 0;
        
            arm_max_f32(fft_out2_doppler, ADC_BUF_LENGTH/2, &Result, &Index);
        }
        
    }
}

这里是我的代码片段的注释，您还可以在 FFT（第一个 FFT）范围内检测到目标的样本上计算第二个 FFT，而不是在每个样本上。

请记住，fft 需要一些计算时间，也许您需要在计算之前对一帧的所有数据进行采样。

FMCW 雷达中距离和速度信息的一维数组分配到二维矩阵

Assignment of 1d array into 2d matrix for range and speed information in FMCW radar

c

hal

matrix

stm32

cmsis