sp25 毫米波雷达.pdf

1、 SP25 毫米波雷达 应用 手册 湖南纳雷科技有限公司 免责声明 欢迎您选购本产品。纳雷科技公司官网 有 SP25 的专题网页，您可以通过该页面获得最新的产品信息及 应用 手册。 应用 手册如有更新，恕不另行通知。 任何用户在使用本产品前，请仔细阅读本声明。一旦使用， 即被视为对本声明内容的认可和接受。请严格遵守手册安装与使用该产品。如有不正当的使用，而造成的损害或损伤，纳雷科技不承担相应的损失及赔偿责任。 本产品为纳雷科技版权所有。未经许可，不得以任何形式复制翻印。使用本产品及手 册 不 会 追究 专 利 责 任。 版本历史 日期 版本 版本描述 2016-09-02 1.0 SP25

2、应用手册 第一版本 I 目 录 1 SP25 简介 . 1 2 产品使用注意事项 1 3 发货清单 2 4 快速使用步骤 2 4.1 连接线安装 2 4.2 测试使用 3 5 天线罩设计指南 5 5.1 天线罩材料选择 5 5.2 天线罩设计原则 5 6 串口数据解析 6 6.1 SP25 配置 (SensorConfiguration) 7 6.2 SP25 返回 (Sensor Back) 8 6.3 SP25 系统状态 (Sensor Status) 9 6.4 目标输出状态 (Target Status) 9 6.5 目标输出信息 (Target Info) . 10 7 数据解析示例

3、 11 8 静电防护 12 8.1 静电防护措施 12 8.2 识别静电损坏 12 9 常见问题 (FAQ) 12 10 参考文献 13 1 1 SP25 简介 SP25 是业界 一 款轻巧的 24GHz 雷达传感器， 利用 发射 的 无线电波与回波的频率 差异 准确的 测量 目标 距离与速度。 SP25 具有同期业界最低 功耗 (0.5W)、 最小体积 (40mm31mm6mm)、 30 米 测量距离、 领先的性能 、高性价比、集成的外设接口 ， 可以满足急剧增长 的工业控制、无人机、智慧照明、安防、机器人等 领域 的测距与防碰撞 应用 。 4 0 m m图 1 SP25 正面实物 3 0

4、m m图 2 SP25 天线面 2 产品使用注意事项 “注意事项”很重要，应引起重视。 (1) 不能用手或其他物品直接接触天线面 ; (2) 电源 引脚需 单独 外接 5V 直流 稳压电源 ； (3) 请参考 纳雷科技 24GHz 雷达天线罩设计指南 设计 SP25 天线罩 。 若在安装过程中遇到无法解决的问题，请联系纳雷科技客服人员 ， 我们 竭诚为您服务！ 2 3 发货清单 发货清单包括： SP25 传感器 1x(如图 3)，连接线 1x(如图 4)。 图 3 SP25 传感器 图 4 连接线 4 快速使用步骤 4.1 连接线 安装 SP25 传感器的 接口 引脚定义，如表 1： 连接线如

5、 图 4 所示 ，红色 配 线为 第 1 引脚 ， 定义为电源接口 ， 连接线 与 SP25 传感器 连接 如图 5 所示 。 图 5 连接线安装示意图 表 1 SP25 引脚接口定义 引脚 定义 范围 1 POWER IN 46 V DC 2 3 GND 4 5 TTL USART_RX 03.3V DC 6 TTL USART_TX 03.3V DC 7 8 9 10 3 4.2 测试使用 纳雷科技提供的 毫米波雷达通用管理工具 上位机测试软件可获取并解析SP25 传感器数据，直观的显示观测结果，利用该工具有助于使用 SP25 传感器。 快速使用步骤如下： 1) 测试使用工具或软件如下表：

6、 表 2 产品测试使用工具 序号 设备名称 数量 1 SP25 产品 1 2 PC 机 1 3 USB 转 TTL 串口 适配器 1 4 连接 线 4 5 5V 电源适配器 1 6 上位机测试软件 1 2) 从 纳雷客服或技术支持处获取纳雷科技毫米波雷达通用管理工具 (上位机测试软件 )及 使用手册 。 依据 使用 手册，安装与配置上位机测试软件 。 3) 通过 USB 转 TTL 串口适配器， 连接 PC 与 SP25 雷达传感器， 连接 示意图 如下： U S BG N DT XR XD C 5 VS P 2 5U S B T O T T L1234567891 0图 6 串口线连接 示意

7、图 Note: 单独使用 5V 直流 稳压电源 供电，不可用 USB2TTL 适配器 5V 电源供电。 输入 电压范围 46VDC，纹波小于 20mv。不干净的电源会导致算法分析时频谱上出现若干固定的干扰频率成份，影响测试效果 ，会在某固定距离上持续输出一个目标 。 USB 转 TTL 适配器的 TX、 RX 引脚与 SP25 传感器的 TX、 RX 引脚需要交叉 相连 。 4 4) USB 串口适配器连接 PC 机，打开上位机软件， 首先 配置参数 如图7，红色部分为 SP25 测试配置参数，蓝色部分为根据测试距离调整的坐标范围。随后 点击右侧连接设备按钮。 5) 开始测试。 SP25 雷达

8、天线面正对 运动 目标， 或者传感器与目标存在相对的微小运动， 可查看 UI 界面 会出现目标指示 的红色三角，并显示 目标距离 R。图 7中 ，目标与雷达的 径向 距离为 8.51 米，同时传感器上的 D4 灯会持续闪烁。 如果没有出现 红色三角指示， 说明在可探测距离与视野内没有目标 出现， D4 指示灯熄灭 。 图 7 雷达毫米波通用工具界面演示 传感器指示灯与对应的指示状态关系如下表： 表 3 传感器指示灯 指示灯 状态 D1 D2 正常供电时， D1、 D2 持续亮灯 D3 系统稳定工作时，持续闪烁 D4 发现目标时，闪烁 Note: 安装时，需使用 4 颗 1.8 螺丝固定 SP2

9、5。 5 5 天线罩 设计 指南 5.1 天线罩材料选择 天线罩，英文 Radome，是雷达 的外壳，用于保护雷达天线免受环境影响。在安装时，不可以用金属材料或金属层包裹天线；而对于塑料材料和塑料泡沫，只要其中不含碳，均可用于包裹天线 。 天线、天线罩与雷达波束的关系如下图： 下列材料或方法不适用于保护或包裹天线： 用金属箔或用部分金属部件来包裹； 用任何种类的油漆或清漆喷洒天线结构； 用 CFK 薄片（可导电）包裹； 塑料材料或腐蚀的天线结构直接接触（对贴片的共振频率有较高的 介电常数 影响）。 下列材料或方法适用于保护或包裹天线 ： 若塑料材料不直接与天线结构接触。并且已估算出正确的厚度和

10、空间，则可考虑用塑料材料（ ABS,PVC 等材料）包裹； 若泡沫（如 Stypopor 或相似材料）的相对介电常数接近于 1，则可将其直接安装在天线表面。 5.2 天线罩 设计原则 雷达天线罩会降低雷达探测灵敏度和覆盖范围。雷达天线罩的设计目的是使雷达波尽可能地 透过 天线罩传送出去。 必须根据产品特点选择合适厚度的天线材图 8 雷达天线波形图 6 料， 如果天线罩过厚 ， 则必须考虑插入损耗的增加，并且过厚的天线罩可能对天线方向图产生 影响。 图 9 为 天线罩 安装示意图： 雷达天线罩必须为相同厚度的均匀材质， 并 合理选择材料、材料厚度以及天线罩 -天线间距 ，雷达天线罩形式如下图：

11、图 10 雷达天线罩形式 6 串口数据解析 SP25 雷达传感器采用的是 UART-TTL 接口，使用预设的默认传输速率为115200 波特 ，每一个数据报文以一个起始序列开始，同时以一个终止序列结束；在 SP25 的每个数据循环周期 (20ms)，都会输出 SP25 的系统状态 和目标输出状态报文 ， 如果检测到目标即目标输出状态 报文 的探测到目标个数字段为 1，目标输出状态报文后会 紧接着 输出目标信息报文， 目标信息报文包含 目标的距离、速度等参数 。 上位机或者外围设备以同样的报文格式配置 SP25，其对应报文 MessageID 为0x200。 UART-TTL 通信的一个完整数据

12、报文共 14 个字节，每个字节的数据均为图 9 雷达天线罩安装示意图 7 unsigned8bit 型，数据范围 0255(00xFF)，格式如 下表 所示 。 每一个数据报文包含一个报文 ID 用来区分不同类型的报文 。 其中起始序列 Start Sequence 为 定值 0xAAAA，报文 Message ID 定义如 下表所示，报文 Data Payload 根据 Message ID 定义（详见下一节），终止序列 End Sequence 为 定值 0x5555。 表 5 Message ID 定义 Num Message ID Message Name Comment 1 0x20

13、0 Sensor Configuration SP25 配置 2 0x400 Sensor Back SP25 返回 3 0x60A Sensor Status SP25 系统状态 4 0x70B Target Status 目标输出状态 5 0x70C Target Info 目标输出信息 Note： Message ID 由 2 个字节表示， Byte2 表示低字节， Byte3 表示高字节。例如SP25 报文 输出 为： 0xAA 0xAA | 0x0A 0x06 | Data Payload | 0x55 0x55，其表示Message ID 为 0x60A(SP25 系统状态 )，

14、Data Payload 为 SP25 系统状态内容。 6.1 SP25 配置 (SensorConfiguration) SP25 配置 报文如下 表 所示，表中已经省略了起始序列（ 0xAAAA）和终止序列（ 0x5555） 。 表 6 SP25 配置报文格式 表 4 数据报文格式 Byte Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 0 Start Sequence (2 x Uint8) 1 2 Message ID (2 x Uint8) 3 4 Data Payload (8 x Uint8 ) 5 6 7 8 9 10 11 12 End Sequence (2 x Uint8) 1

15、3 8 Message ID 0x200 Signal Name Bit Resolution Interval Type Comment DataType 06 1 0127 u7 1: Sensor ID 2: Sensor Version 3:启动 /停止目标信息输出 4:距离过滤 7e:内部测试使用 7f:保存参数 R/W 7 1 01 u1 0:读取参数 ;1:写入参数 Parameter 831 1 - u24 根据 DataType 定义 Reserved 3263 1 - u32 - Note: 目前 SP25 只支持读取版本信息，其它功能暂未开放。如果 R/W 为 0，即读取

16、参数，则 Parameter 内容无意义，如果 R/W 为 1，即写入参数， Parameter 根据DataType 定义。 6.2 SP25 返回 (Sensor Back) 上位机或其它 MCU 给 SP25 发送配置信号后， SP25 将返回执行结果，格式如 下表 所示，表中已经省略了起始序列（ 0xAAAA）和终止序列（ 0x5555） 。 表 7 SP25 返回报文格式 Message ID 0x400 Signal Name Bit Resolution Interval Type Comment DataType 06 1 0127 u7 1: Sensor ID 2: Sen

17、sor Version 3:启动 /停止目标信息输出 4: 距离过滤 7e:内部测试使用 7f:保存参数 Result 7 1 01 u1 0:配置失败 ;1:配置成功 Parameter 831 1 - u24 根据 DataType 定义 Reserved 3263 1 - u32 - Note: 目前 SP25 只会返回版本信息，其它功能暂未开放。 DataType 指示配置项，Result 指示配置的结果， Parameter 为配置后 DataType 的值。 6.2.1 Sensor Version 上位机或其它 MCU 给 SP25 发送读取传感器版本信息后， SP25 将返回执

18、行9 结果， 当返回版本信息时对应的 Parameter 字段 格式如 下表 所示： 表 8 Sensor Version 返回格式 Message ID 0x400 Signal Name Bit Resolution Interval Type Comment DataType 06 1 2 u7 1: Sensor ID 2: Sensor Version 3:启动 /停止目标信息输出 4: 距离过滤 7e:内部测试使用 7f:保存参数 Result 7 1 01 u1 0:读取失败 ;1:读取成功 Parameter 815 1 0255 u8 Master Version 1623

19、1 0255 u8 Second Version 2331 1 0255 u8 Step Version Reserved 3263 1 - u32 - 6.3 SP25 系统状态 (Sensor Status) SP25 系统状态报文格式如 下表 所示，表中已经省略了起始序列（ 0xAAAA）和终止序列（ 0x5555）。其中 RollCount 的值固定为 0。 表 9 SP25 系统状态报文格式 Message ID 0x60A Signal Name Bit Resolution Interval Type Comment ACTL_Mode 06 1 0127 u7 SP25 固定为

20、 1 RollCount 89 1 03 u2 循环计数 0-1-2-3，每 个周期改变 1 次 Rsvd1 1011 1 - u2 - CfgStatus 1215 1 - u4 SP25 固定为 1 Rsvd2 1563 1 - - 6.4 目标输出状态 (Target Status) SP25 系统 目标输出 状态 数据 报文格式如 下表 所示，表中已经省略了起始序列(0xAAAA)和终止序列 (0x5555)。 其中 RollCount 的值在 0-1-2-3-0-1-2-3之间连续循环。当上位机或者外接 MCU 不能及时处理 SP25 传感器输出数据时，会导致接收的 RollCoun

21、t 值不连续。这时应该寻找更快的搬移处理方法，来解决此问题。 10 表 10 SP25 目标输出状态报文格式 Message ID 0x70B Signal Name Bit Resolution Interval Type Comment NoOfTarget 07 1 0255 u8 探测到目标的个数 RollCount 89 1 03 u2 循环计数 0-1-2-3，每 个周期改变 1 次 Rsvd1 1063 1 - u54 - 6.5 目标输出信息 (Target Info) SP25 目标输出 信息 报文格式如下表所示，表中已经省略了起始序列 (0xAAAA)和终止序列 (0x55

22、55)。当雷达传感器正常工作且检测到目标时，首先输出 NRA24系统状态报文，之后输出目标输出状态报文，最后输出目标输出信息报文。 表 11 SP25 目标输出信息格式 Message ID 0x70C Signal Name Bit Resolution Interval Type Comment Index 07 1 0255 u8 目标 ID Rcs 815 1 0255 u8 目标反射 截面积 RangeH 1623 1m 0255 u8 目标距离高 8 位 RangeL 2431 1m 0255 u8 目标距离低 8 位 Rsvd1 3239 - - u8 - VrelH 4042

23、1m/s 07 u3 目标速度高 3 位 Rsvd1 4345 1 1 u3 - RollCount 4647 1 - u2 SP25 固定为 0 VrelL 4855 1m/s 0255 u8 目标速度低 8 位 SNR 5663 1m/s 0255 u8 信噪比 Note: 表中各字段的值并非目标信息的真实值，目标信息的真实值需经过如下关系计算获得： - Index = IndexValue /目标 ID，根据 Track 信息获得 - Rcs = RcsValue*0.5 50 /出厂测试保留值，不做输出 - Range = (RangeHValue*256 + RangeLValue)

24、*0.01 /雷达 输出 的 原始 数据单位 为 cm， 转换 后 目标距离 的 单位 为 米 - RollCount = RollCountValue /计数位 - Verl = (VrelHValue*256 + VrelLValue) *0.05-35/目标速度，单位 m/s - SNR = Value-127 /出厂测试保留值，不做输出 通过 这些计算可以得到目标反射截面积 Rcs，目标距离 Range，目标速度 Verl，信噪11 比 SNR，从而准确的检测出目标。 Note: 目标速度为相对运动速度。目标靠近雷达传感器时，目标速度值（ Verl）为负数；目标远离雷达传感器时，目标速

25、度值（ Verl）为正数。 7 数据解析示例 以 Message ID 为目标输出信息（ Target Info）为例，有一帧 Target Info 数据报文如下： Target Info Data: 0xAA 0xAA 0x0C 0x07 0x01 0xC8 0x07 0xD0 0x00 0x02 0xEE 0x96 0x55 0x55 Description: Start Sequence Message ID Data Payload End Sequence Interpretation： Start Sequence = 0xAAAA Message ID = 0xC + 0x07

26、*256 = 0x70C Data Payload = 0x01 0xC8 0x07 0xD0 0x00 0x02 0xEE 0x96 End Sequence = 0x5555 Data Payload 各字段解析如下 ： Index = 1 Rcs = 0xC8*0.5 50 = 50 Range = (0x07*0x100 +0xD0)*0.01 = 20 /单位， m Rsvd1 = 0 RollCount = (0x0 & 0xE0) 5 = 0 Verl = (0x02*0x100 + 0xEE) *0.05-35 = 2.5/单位， m/s SNR = 0x96 127 = 23

27、 Note: 用户需要自行编程解析传感器输出数据（十六进制）。 解析前数据为十六进制，解析后数据为十进制 。 0x2AF5l 十六进制 换算成 10 进制 ： 10997=5*160+F*161+A*162+2*163 12 8 静电防护 8.1 静电防护措施 需要在雷达运输，存储，工作和拿取 的 过程中充分做好静电防护工作。 用户在处理未集成的独立模块时，务必注意：当模块从密封的防静电包装中取出时，就要开始做好静电防护工作；绝对不要触摸或抓取雷达天线表面和连接器管脚，只能触摸其边角部分。 建议：在对所有雷达传感器进行操作时，请尽量带上防静电手套。 错误方式： 用金属箔或部分金属部件来包裹天线

28、； 用万用表直接测量引脚，引起损坏； 任何种类的油漆或清漆喷洒天线结构； 用 CFK 薄片（可导电）包裹天线； 塑料材料与腐蚀的天线结构直接接触（对贴片的共振频率有较高的介电常 数 的影响）。 8.2 识别静电 损坏 一般情况下，以下几种情况表明模块已遭受静电损害： 雷达探测覆盖范围内无目标物体时，雷达持续输出无规律目标 ； 当电源电压及源电流等 DC 参数值处于正常范围时，无法得到输出信号。 9 常见问题 (FAQ) 1） 我司雷达系统 (SP/CAR)与雷达传感器 (KT/KEH)的区别？ 两类产品都是我司推出的 K 波段收发、具有功能强大综合性能的 雷达传感器。其中 SP 与 CAR 系

29、列 具有 信号处理 器 ， 能够以 数字化的形式发送探测到的目标信息。KEH 和 KT 系列只有天线和射频部分，输出模拟信号，需要客户自行设计信号处理部分。 13 2） 我司毫米波雷达调制有哪几种方式？ 所谓调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。我司产品 既有连续波调制中的非线性调试方式，如： SP25、 SP70C、 NRA24 均是采用 FMCW；同时也有采用模拟调制 与 数字调制相结合 的 调制产品，如 CAR70 采用 LFM+FSK。 3） SP25 应用在电动车上，是否能与仪表台进行连接？同时障碍物距离能否显示出来，包括车两侧？ 可以与仪表台进行连接， 需 进行二次开发。即电动车 ECU 读取 SP25 输出的目标信息，再显示到仪表台。 SP25 能检测 25m 内的障碍物，但由于其是采用一发一收的天线设计，所以 不能 显示障碍物具体在 车 左侧还是右侧。 10 参考文献 1 SP25 毫米波雷达白皮书 2 纳雷科技 24GHz 天线罩设计指南 3 纳雷科技 毫米波雷达通用管理系统使用说明手册 湖南纳雷科技 Tel.： 0731-88939916 长沙高新区 文轩路 27 号 E-Mail： 麓谷企业广场 B7 栋 URL：