毫米波雷达详解¶

毫米波雷达仿真会根据配置的视场角和分辨率信息，向不同方向发射一系列虚拟连续调频毫米波，并接收目标的反射信号。不同车辆的雷达回波强度可使用微表面模型能量辐射计算方式，由车辆三维模型以及车辆朝向、材质等计算。同一个障碍物会被多个调频连续波探测到。对于毫米波雷达目标级仿真，则可以根据障碍物的径向距离、距离分辨率和角度分辨率等信息对同一个障碍物的点进行聚类并返回最终仿真结果。

SimOne 毫米波雷达仿真模拟毫米波雷达的原理，同时构建和孪生道路环境，模拟电磁波在孪生道路环境的传播，最终道路以及周边环境会把雷达发射出来的电磁波反射回雷达信号处理模块，雷达数字信号处理模块根据回波信号，进行频域和时域的分析，最终识别出目标障碍物。

具体架构如下：

电磁波射线追踪原理：通过几何光学方法，模拟电磁波的传播过程，其中包括电磁波的镜面反射、散射、绕射，其中每条射线都包含能量、频率和相位信息，从而得出雷达的回波信号。

具体效果请参考下图：

数字信号处理模块原理：数字信号处理模块和真实雷达数字信号处理模块一样，对差频信号进行频域分析，通过距离和速度两维 FFT 后，并进行 CFAR，最终选择目标障碍物，对目标障碍物进一步做 MTD 分析，最终确认移动障碍物轨迹。

SimOne 毫米波雷达仿真支持更改毫米波雷达安装位置、角度、探测距离、探测角度、角度和距离分辨率、噪声参数等。并且支持长距和中距波束探测功能。返回结果包括识别目标物的相对距离、相对速度、角度和 RCS 等。

总体区别：标准 vs 4D 毫米波雷达

项目	标准毫米波雷达	4D毫米波雷达
维度信息	3D（距离、速度、水平角度）	4D（距离、速度、水平角+垂直角）
输出内容	检测目标的方位、速度、距离	额外增加高度信息，可实现空间点云成像
应用场景	常用于自适应巡航、盲区检测等	高级自动驾驶（如融合感知、障碍物识别）
天线设计	通常为水平阵列	水平 + 垂直多通道天线阵列
精度与分辨率	较低，尤其在垂直方向	更高，具备近似点云的空间分辨能力
算法复杂度	中等	高（需4D FFT处理）

标准毫米波雷达：像“一条扫描线”，只能判断目标在前方的距离和左右方向。

4D毫米波雷达：像“雷达相机”，还能判断目标的高度、形状与三维位置。

1. 输入参数¶

ID	术语	定义
1	毫米波雷达视角	垂直 FOV（deg）、长距雷达横向 FOV（deg）、中距雷达横向 FOV（deg）
2	毫米波雷达探测距离	最小探测速度（m／s）、最大探测速度（m／s）
3	毫米波雷达探测角度分辨率	纵向角度分辨率（deg）、长距雷达横向角度分辨率（deg）、中距雷达横向角度分辨率（deg）
4	毫米波雷达距离分辨率	长距雷达距离分辨率（m）、中距雷达距离分辨率（m）

1.1 类型与频率¶

ID	参数	说明
1	类型	“标准”：普通毫米波雷达。 “4D”：具备垂直角分辨能力的4D毫米波雷达。
2	频率	每秒采样或输出的刷新频率。

1.2 体制参数¶

ID	参数	说明
1	中心频率	工作频段，常见汽车雷达标准频率
2	扫频带宽	影响距离分辨率（带宽越宽，分辨率越高）
3	扫频周期	每次发射的频率调制周期
4	采样频率	雷达ADC采样率
5	FFT点数	快速傅立叶变换点数，用于速度/距离解算
6	最大探测数	每帧最多检测目标数量

1.3 角度参数¶

1.3.1 水平角区间¶

ID	参数	说明
1	水平FOV	水平方向视场范围
2	角度分辨率	相邻目标最小可分辨角度
3	角度精度	测量精度

1.3.2 垂直角区间¶

ID	参数	说明
1	垂直FOV	垂直方向视场范围（只有4D雷达有）
2	角度分辨率/精度	垂直角度的分辨率和精度

1.4 距离参数¶

ID	参数	说明
1	最小/最大距离	探测范围
2	距离分辨率	相邻目标可分辨的最小距离
3	距离精度	距离测量误差范围

1.5 速度参数¶

ID	参数	说明
1	最小/最大速度	探测目标的速度范围
2	速度分辨率	相邻目标的最小速度差
3	速度精度	测速精度

1.6 信号处理与滤波¶

启用第二种雷达滤波：指使用另一种后端信号处理算法，可能提升杂波抑制或目标识别效果。
常用于4D模式下，增强高度层分离能力。

1.7 射频参数设置¶

ID	参数	说明
1	天线增益	发射功率方向性指标
2	EIRP	等效全向辐射功率，控制发射强度
3	相位噪声	系统稳定性指标，越小越好

2. 输出设置¶

2.1 输出到【网络】¶

ID	参数	说明
1	订阅通道	数据输出的网络地址，例如 `udp://127.0.0.1:9966`