FMCW，即調(diào)頻連續(xù)波。FMCW技術(shù)和脈沖雷達(dá)技術(shù)是兩種在高精度雷達(dá)測(cè)距中使用的技術(shù)。其基本原理為發(fā)射波為高頻連續(xù)波，其頻率隨時(shí)間按照三角波規(guī)律變化。FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave），達(dá)接收的回波的頻率與發(fā)射的頻率變化規(guī)律相同，都是三角波規(guī)律，只是有一個(gè)時(shí)間差，利用這個(gè)微小的時(shí)間差可計(jì)算出目標(biāo)距離。

FMCW雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)天線向外發(fā)射一列連續(xù)調(diào)頻毫米波，并接收目標(biāo)的反射信號(hào)。發(fā)射波的頻率在時(shí)域中按調(diào)制電壓的規(guī)律變化。FMCW毫米波雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)采用的是頻率調(diào)制，常用的調(diào)制信號(hào)有：正弦波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)和三角波信號(hào)等，當(dāng)以三角波或鋸齒波作為調(diào)頻波時(shí)，稱(chēng)其為線性調(diào)頻連續(xù)波（LFMCW）。三角波線性調(diào)頻連續(xù)波利用差拍傅立葉方式在一個(gè)周期內(nèi)就可無(wú)模糊確定目標(biāo)距離和速度，處理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，它利用發(fā)射信號(hào)的線性調(diào)頻和從目標(biāo)反射回來(lái)的接收信號(hào)頻率的變化相關(guān)和頻譜配對(duì)來(lái)進(jìn)行動(dòng)目標(biāo)的測(cè)量，比較易于實(shí)現(xiàn)的測(cè)距測(cè)速連續(xù)波雷達(dá)，因此三角波線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

LFMCW波雷達(dá)的工作原理是用回波信號(hào)和發(fā)射信號(hào)的一部分進(jìn)行相干混頻，得到包含目標(biāo)的距離和速度信息的中頻信號(hào)，然后對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)即可得到目標(biāo)的距離和速度。當(dāng)目標(biāo)物體是相對(duì)靜止的，發(fā)射信號(hào)碰到目標(biāo)物體后被反射回來(lái)，產(chǎn)生回波信號(hào)，回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)形狀相同，只是在時(shí)間上延遲了τ（τ=2R/c），式中：R-目標(biāo)物體的距離；c-光速。

發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)的頻率差即為混頻輸出的中頻信號(hào)頻率f0，根據(jù)相似三角形的關(guān)系，由上圖（a）可以得出：

從上式中可以看出，在調(diào)制周期T和調(diào)頻帶寬確定的情況下，目標(biāo)距離與LFMCW雷達(dá)前端混頻器輸出的中頻信號(hào)頻率成正比，這就是目標(biāo)物體處于相對(duì)靜止的情況下LFMCW雷達(dá)測(cè)距原理。

從上式中可以看出，在調(diào)制周期T和調(diào)頻帶寬確定的情況下，目標(biāo)距離與LFMCW雷達(dá)前端混頻器輸出的中頻信號(hào)頻率成正比，這就是目標(biāo)物體處于相對(duì)靜止的情況下LFMCW雷達(dá)測(cè)距原理。

從上圖中可以看出，三角波的上升沿和下降沿中頻信號(hào)的頻率可分別表示如下：

fb+=f0 -fd

fb-=f0 +fd

上兩式中為目標(biāo)物體相對(duì)靜止時(shí)中頻信號(hào)的頻率，為多普勒頻移。由距離公式R和多普勒頻移公式可得：

由上述公式可以看出，毫米波雷達(dá)信號(hào)中頻頻率fb的確定是求出R、V的關(guān)鍵。

以上兩式雖然是在目標(biāo)處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下推導(dǎo)出來(lái)的，但是對(duì)于相對(duì)靜止的目標(biāo)同樣適用，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，不管目標(biāo)是處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)還是相對(duì)靜止，只要分別求出調(diào)制三角波在上升沿和下降沿的中頻信號(hào)的頻率，就可以利用以上兩式來(lái)計(jì)算目標(biāo)的距離和速度信息，這就是FMCW毫米波雷達(dá)測(cè)距測(cè)速原理。

f的確定即是對(duì)發(fā)射和反射信號(hào)的頻差進(jìn)行頻譜分析。信號(hào)的頻譜分析主要有FFT法和非FFT法。所謂FFT法，即是對(duì)被分析的信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，將其從時(shí)域變到頻域，在頻域進(jìn)行分析，必要時(shí)再通過(guò)傅里葉逆變換，變回時(shí)域的分析方法。而非FFT方法則是通過(guò)其他的途徑，獲得信號(hào)的頻率參數(shù)，如最大熵法、MUSIC法等，各有特點(diǎn)。綜合考慮方法的復(fù)雜性，實(shí)時(shí)性，穩(wěn)定性，對(duì)汽車(chē)?yán)走_(dá)而言，頻譜分析應(yīng)首選FFT法，這種方法比較成熟，實(shí)現(xiàn)容易，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適合于汽車(chē)運(yùn)行狀況下信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。

當(dāng)雷達(dá)的輻射范圍內(nèi)有多個(gè)目標(biāo)時(shí)，三角波調(diào)頻方式雷達(dá)會(huì)產(chǎn)生一定的虛警率。

當(dāng)前方為單目標(biāo)時(shí)，由前面的公式，可以確定兩個(gè)二元一次方程。在R—V平面內(nèi)會(huì)確定兩條斜率相反的直線，如下圖中兩條實(shí)線。從而獲得一個(gè)交點(diǎn)，如下圖中實(shí)線的交點(diǎn)，即可確定目標(biāo)的相對(duì)速度和距離信息。而在多目標(biāo)監(jiān)測(cè)時(shí)則會(huì)產(chǎn)生虛警。以?xún)蓚€(gè)目標(biāo)為例，由于雷達(dá)的參數(shù)相同(k。，k：相同)，兩個(gè)目標(biāo)在發(fā)射信號(hào)處于頻率上升和下降的頻段會(huì)產(chǎn)生兩組平行的直線，有四個(gè)交點(diǎn)，其中兩個(gè)為虛警目標(biāo)；如下圖所指出，根據(jù)中頻信號(hào)的信息無(wú)法排除。隨著目標(biāo)數(shù)量的增加，虛假目標(biāo)會(huì)成倍的增長(zhǎng)。因此，必須對(duì)雷達(dá)的發(fā)射波形進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整一方面應(yīng)提高雷達(dá)的多目標(biāo)分辨率，一方面要算法簡(jiǎn)便快捷，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。波形調(diào)整的方法有很多種，至今也是毫米波汽車(chē)?yán)走_(dá)應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。這里僅對(duì)增加頻率段方法的原理做一簡(jiǎn)單闡述。

由于增加了和原有頻率不同斜率的發(fā)射信號(hào)，如下圖中的C段，則目標(biāo)點(diǎn)在R--V平面內(nèi)將獲得另外一條直線，與原來(lái)兩條直線交于一點(diǎn)，即為目標(biāo)的信息點(diǎn)，如下圖兩目標(biāo)檢測(cè)中實(shí)線的交點(diǎn)。當(dāng)遇到多目標(biāo)時(shí)如果分屬于不同的頻率段的直線交于一點(diǎn)，則該點(diǎn)為真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)。以?xún)赡繕?biāo)點(diǎn)為例，如下圖所示，三直線相交與一點(diǎn)，即為真實(shí)目標(biāo)點(diǎn)，從而消除了一定的虛假目標(biāo)。當(dāng)然，增加的頻率段越多，則可以消除的虛假目標(biāo)也就越多。但是，每增加一個(gè)頻率段就會(huì)增加系統(tǒng)的運(yùn)算時(shí)間，為此頻率段的增加和系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要有一定的折中。

隨著CMOS高頻器件和單片微波集成電路MMIC的出現(xiàn)和應(yīng)用，毫米波雷達(dá)的性能有了很大的提高，成本也有所下降，并且雷達(dá)的外型尺寸可以做得很小，便于在汽車(chē)上安裝。因此，毫米波雷達(dá)就成了汽車(chē)前視雷達(dá)的首選。為了在高速公路上及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方的交通堵塞，汽車(chē)用毫米波雷達(dá)的探測(cè)距離必須在100m以上；為了覆蓋左右兩側(cè)的車(chē)道線，探測(cè)寬度必為3.5m；為了不把道路上方的標(biāo)識(shí)和人行天橋也探測(cè)進(jìn)去，上、下方要有與道路的升降相對(duì)應(yīng)的3m左右的探測(cè)幅度。