2. 雷达原始数据与距离-多普勒处理

在 S32R 平台上做目标检测，第一步不是写检测算法，而是把雷达前端送来的 ADC 原始数据“翻译”成一张可解释的距离-多普勒图（Range-Doppler Map，RDM）。这张图是后续 CFAR、DOA 估计和跟踪的输入，它的质量直接决定整条链路的性能上限。本节围绕 ADC 数据格式、距离 FFT、多普勒 FFT、RDM 生成以及 S32R 加速器映射展开。

一、ADC 数据格式：先看清“原料”长什么样

FMCW 雷达每个 chirp 发射一段线性调频信号，接收端与发射信号混频后得到中频（IF）信号，经 ADC 采样后形成复数样本。S32R 系列（如 S32R45、S32R294）通常通过 MIPI-CSI2 或 LVDS 接口接收前端（如 TEF82xx）输出的 ADC 数据，典型格式为复数交织的 16 位定点：I 路和 Q 路各占 16 bit，按 I0, Q0, I1, Q1, ... 顺序排列。部分配置也支持实数采样或 12 位压缩格式，但复数 16 位是工程中最常见的默认选择。

理解数据布局的关键是三个维度：快时间（fast-time）——单个 chirp 内的采样点，对应距离；慢时间（slow-time）——跨 chirp 的采样，对应多普勒；通道维——多个 RX 天线，对应角度。以典型配置为例：每帧 128 个 chirp，每 chirp 256 个采样点，4 个 RX 通道，则一帧原始数据量为 128×256×4×4 Byte ≈ 512 KB。这个规模决定了后续 FFT 必须依赖硬件加速器，而非纯 CPU 处理。

二、距离 FFT：把快时间变成距离

距离维处理对每个 chirp 的 256 个采样点做 FFT。其物理依据是：目标距离 R 与 IF 频率 f_IF 成正比，f_IF = 2·S·R/c，其中 S 为调频斜率，c 为光速。因此 FFT 的频点索引 k 直接映射为距离 bin：R = k·c/(2·S·N_FFT·T_s)，T_s 为采样周期。

工程上通常做 256 点复数 FFT，并在 FFT 前加窗（如 Hann 窗）抑制旁瓣。加窗会带来约 1.5 倍的主瓣展宽和轻微 SNR 损失，但能显著降低强目标对邻近弱目标的遮蔽。S32R 的 BBE32 或 LAU（Linear Algebra Unit）可高效执行定点复数 FFT，典型 256 点 FFT 在数十个周期内完成。

三、多普勒 FFT：把慢时间变成速度

距离 FFT 完成后，数据组织为“距离 bin × chirp”的二维矩阵。对每个距离 bin 沿 chirp 方向做第二次 FFT，即多普勒 FFT，长度等于 chirp 数（如 128 点）。多普勒频率 f_D 与目标径向速度 v 的关系为 f_D = 2·v/λ，λ 为波长。多普勒 bin 索引 m 对应速度 v = m·λ/(2·N_chirp·T_c)，T_c 为 chirp 周期。

这里有一个容易出错的细节：多普勒 FFT 的输出需要做 fftshift，把零多普勒移到中心，否则静止目标会出现在第 0 个 bin 而非中心 bin，导致速度符号判断混乱。S32R 的 DMA 和 BBE32 支持在搬运或计算中完成重排，减少额外开销。

四、距离-多普勒图生成与加速器映射

两次 FFT 完成后，对每个 RX 通道得到一个 N_range × N_doppler 的复数矩阵，取模平方即得 RDM。多通道 RDM 可先做非相干积累（各通道功率相加）用于检测，或保留复数用于后续 DOA。RDM 中每个峰值对应一个潜在目标，其坐标给出距离和速度，幅度用于 CFAR 判决。

S32R 的典型处理链映射如下：ADC 数据经 DMA 搬入 SPU（Signal Processing Unit）本地内存；BBE32 执行距离 FFT 和加窗；结果写回后由 BBE32 或 LAU 执行多普勒 FFT；最后经 DMA 输出到 CPU 或硬件 CFAR 模块。整个链路的瓶颈通常在内存带宽和 FFT 吞吐，而非计算本身。合理配置 DMA 描述符和双缓冲，可让 FFT 与数据搬运重叠，显著提升帧率。