D3 Embedded基于TI IWR6843毫米波雷达实现低成本无人机探测
2026/09/08 16:01阅读量 3
D3 Embedded利用德州仪器IWR6843芯片及定制天线阵列，成功开发出可探测250克级小型无人机的毫米波雷达解决方案。通过优化信号处理链和 chirp 配置，该传感器在75米距离外即可有效识别目标，且功耗低于2瓦、成本较低，适用于大规模部署的反无人机场景。
事件概述
针对现代冲突中低成本消费级无人机带来的安全威胁，D3 Embedded 展示了一种基于毫米波（mmWave）雷达的低成本探测方案。该方案旨在解决传统反无人机系统成本高、数量少的问题，提供一种可大规模部署的替代技术路径。
核心技术与硬件配置
- 核心芯片：采用 Texas Instruments (TI) 的 IWR6843 毫米波雷达芯片。
- 天线设计：每个收发器配备 24 个贴片的天线阵列，相比标准单贴片设计（5 dBi），增益提升 14 dB，达到 19 dBi。
- 性能指标：
- 波束宽度从标准的 120 度收窄至 20 度，提高方向性。
- 传感器尺寸约为 3 英寸（75 毫米）见方。
- 低功耗设计：5V 供电，功耗低于 2W。
- 数据接口：USB。
探测能力与优化策略
在技术演示中，该系统成功检测到了重量为 250 克、雷达散射截面（RCS）约为 0.05 m² 的商用无人机，探测距离达到 75 米以上。
为实现这一性能，D3 Embedded 对片上检测处理链进行了以下关键优化：
- 内存平衡：优化检测矩阵内存使用，平衡距离分辨率与目标上的 chirps（线性调频脉冲）数量。
- 增益最大化：通过最大化目标上的 chirps 数量，获得额外 6 dB 的增益。
- 多发射机协同：同时使用三个发射机，获得额外 5 dB 的增益。
- 多维信息融合：结合距离和多普勒速度信息，即使在目标运动状态下也能准确识别。
技术细节与实验结果
- Chirp 配置：每帧包含 128 次重复 chirp，所有三个发射机同时激活。每次 chirp 采样点数为 64，以在保持不超过 16 kB 检测矩阵大小的前提下，最大化信噪比（SNR）。
- 参数设置：频率斜率为 10 MHz/us，最大探测范围约 150 米；距离分辨率约为 3 米。
- 角度估计：由于天线阵列间距非半波长（λ/2）且使用全部三个发射机，未进行到达角（AoA）估计，而是专注于距离-多普勒热图分析。
- 实测表现：在实时可视化界面中，无人机在约 80 米处被清晰识别，表现为具有轻微正多普勒速度（远离传感器）的目标点。
潜在应用扩展
该基础方案具备多种定制化潜力，包括：
- 在主处理器上实现到达角（AoA）估计。
- 利用微多普勒特征区分无人机与鸟类。
- 雷达与视觉传感器的多模态融合。
- 多传感器组网以覆盖更宽的视场角。