IWR1642毫米波雷达数据预处理模块软件设计

注：本文假设读者已经了解IWR1642毫米波雷达的基本原理和数据格式。

1. 概述

IWR1642毫米波雷达是一种高精度测距设备，可以用于人体检测、车辆距离测量、地形测量等场景。该雷达输出的数据格式为二进制数据，需要进行复杂的处理才能得到实际的距离和角度信息。因此，设计一个数据预处理模块，对雷达输出的数据进行初步处理，是非常有必要的。

本文将介绍一个基于C++的IWR1642毫米波雷达数据预处理模块的设计。

2. 功能需求

本模块需要完成以下功能：

1. 读取IWR1642毫米波雷达输出的二进制数据；
2. 对读取的数据进行解析，得到距离和角度信息；
3. 将解析后的数据按照一定的格式输出。

3. 设计思路

3.1 数据格式

IWR1642毫米波雷达输出的数据格式如下：

| Header | TLV Data |
| ------ | -------- |
| 32 bit | Variable |

其中，Header是32位的数据头，用于标识数据包的类型。TLV Data是一系列Tag-Length-Value格式的数据。

在本模块中，只需要解析出TLV Data部分的数据即可。具体的解析方法将在下文中介绍。

3.2 数据解析

IWR1642毫米波雷达输出的数据中包含了很多信息，例如距离、角度、信噪比等。本模块只需要解析出距离和角度信息即可。

在数据格式中，每个TLV Data都有一个Tag和Length字段。Tag字段用于标识数据的类型，Length字段用于标识数据的长度。根据IWR1642毫米波雷达数据格式的说明文档可得，距离和角度信息的Tag分别为0x01和0x02。

因此，在解析数据时，只需要找到Tag为0x01和0x02的TLV Data，然后按照长度读取对应的数据即可。

3.3 数据输出

在解析出距离和角度信息后，需要将其按照一定的格式输出。本模块可以将距离和角度信息按照以下格式输出：

| Distance | Angle |
| -------- | ----- |
| float | float |

其中，Distance为距离信息，Angle为角度信息，均为浮点数。

4. 实现

本模块采用C++语言实现，主要包括以下几个部分：数据读取、数据解析和数据输出。

4.1 数据读取

数据读取部分主要负责从文件中读取二进制数据。具体实现如下：

bool readData(const std::string& filePath, std::vector<uint8_t>& data)
{
    std::ifstream file(filePath, std::ios::binary | std::ios::ate);
    if (!file.is_open())
    {
        std::cerr << "Failed to open file: " << filePath << std::endl;
        return false;
    }

    std::streamsize size = file.tellg();
    file.seekg(0, std::ios::beg);

    data.resize(size);
    if (!file.read(reinterpret_cast<char*>(data.data()), size))
    {
        std::cerr << "Failed to read file: " << filePath << std::endl;
        return false;
    }

    return true;
}

该函数接收一个文件路径作为输入，返回一个包含读取数据的向量。首先打开文件并获取文件大小，然后根据文件大小调整向量的大小。最后读取数据到向量中。

4.2 数据解析

数据解析部分主要负责解析距离和角度信息。具体实现如下：

bool parseData(const std::vector<uint8_t>& data, std::vector<float>& distance, std::vector<float>& angle)
{
    const uint8_t DISTANCE_TAG = 0x01;
    const uint8_t ANGLE_TAG = 0x02;

    uint32_t index = 0;
    while (index < data.size())
    {
        uint16_t tag = static_cast<uint16_t>((data[index + 1] << 8) | data[index]);
        uint16_t length = static_cast<uint16_t>((data[index + 3] << 8) | data[index + 2]);

        if (tag == DISTANCE_TAG)
        {
            for (uint16_t i = 0; i < length; i += 4)
            {
                float value = *reinterpret_cast<const float*>(&data[index + 4 + i]);
                distance.push_back(value);
            }
        }
        else if (tag == ANGLE_TAG)
        {
            for (uint16_t i = 0; i < length; i += 4)
            {
                float value = *reinterpret_cast<const float*>(&data[index + 4 + i]);
                angle.push_back(value);
            }
        }

        index += 4 + length;
    }

    return true;
}

该函数接收一个包含读取数据的向量作为输入，返回距离和角度信息的向量。函数中首先定义了Tag的值，然后遍历数据，查找Tag为0x01和0x02的TLV Data。如果Tag为0x01，则将对应的数据转换为浮点数，并存储到距离信息向量中；如果Tag为0x02，则将对应的数据转换为浮点数，并存储到角度信息向量中。

4.3 数据输出

数据输出部分主要负责将距离和角度信息按照一定的格式输出。具体实现如下：

void printData(const std::vector<float>& distance, const std::vector<float>& angle)
{
    std::cout << "Distance\tAngle" << std::endl;
    for (size_t i = 0; i < distance.size(); ++i)
    {
        std::cout << distance[i] << "\t\t" << angle[i] << std::endl;
    }
}

该函数接收距离和角度信息的向量作为输入，将其按照一定的格式输出。函数中首先输出表头，然后遍历距离和角度信息向量，将其按照格式输出。

5. 总结

本文介绍了一个基于C++的IWR1642毫米波雷达数据预处理模块的设计。该模块能够读取IWR1642毫米波雷达输出的二进制数据，解析出距离和角度信息，并按照一定的格式输出。该模块可以用于人体检测、车辆距离测量、地形测量等场景。