專利名稱：線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著汽車數(shù)量的增加，汽車行駛安全問題日益受到重視。汽車結(jié)構(gòu)的增強、安全氣囊的安裝、安全帶的改進(jìn)等只解決了汽車受到碰撞時的防護(hù)。為了真正解決防撞問題，需要安裝雷達(dá)系統(tǒng)?，F(xiàn)今市場上適用于近距離低速情況下的倒車防撞雷達(dá)比較成熟，也已推廣使用。 但用于在汽車正常行駛中探測前方障礙物的前向防撞雷達(dá)還難以實際應(yīng)用。以激光雷達(dá)防撞裝置主要缺點是激光易受氣候干擾，在雨或霧中使用會出現(xiàn)嚴(yán)重誤報，而能見度差的雨天或霧天才最需要防撞裝置。另外空氣介質(zhì)對光波的衰減率大，使激光雷達(dá)探測距離有限。已出現(xiàn)有屬于無線電波的線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng)，為了加快處理速度采用了數(shù)字信號處理器(DSP)和可編程門陣列的雙處理器(FPGA)。DSP是串行處理結(jié)構(gòu)，擅長解決空間復(fù)雜度的問題，而FPGA是并行處理結(jié)構(gòu)，適合解決時間復(fù)雜度高的問題。但是目前還沒有一套成熟的算法用以解決DSP和FPGA的分配，也就無法達(dá)到FPGA和DSP的資源得以充分的利用。目前用于軍事的無線電雷達(dá)，因無線電穿透力強，空氣介質(zhì)衰減小，故實時性好， 穩(wěn)定性好，測速測距精度均大幅提高，但若用于汽車防撞系統(tǒng)，需要解決后端的數(shù)字信號的高速處理，才能形成完善的實時測速、測距、控制、人機界面體系，輔助駕駛員安全駕駛。另外還得做到體積小、成本低，才能推廣使用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計一種線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)，將線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)用于汽車防撞系統(tǒng)，采用數(shù)字信號處理器和可編程門陣列的雙處理器結(jié)構(gòu)，并設(shè)計了時空復(fù)雜率平均算法，充分利用和合理分配數(shù)字信號處理器和可編程門陣列，使系統(tǒng)高效率工作。本實用新型設(shè)計的線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)包括線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)信息處理平臺，該信息處理平臺包括數(shù)字信號處理器(DSP)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)連接組成的雙處理器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器、下變頻器、射頻發(fā)射天線、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、上變頻器、射頻接收天線，射頻接收天線接入下變頻器，射頻信號下變頻為中頻信號，下變頻器的輸出經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號接入現(xiàn)場可編程門陣列的輸入端，現(xiàn)場可編程門陣列的輸出端經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為模擬信號接入上變頻器，上變頻為射頻信號接入射頻發(fā)射天線。本實用新型的現(xiàn)場可編程門陣列含有數(shù)字下變頻單元、數(shù)字上變頻單元和信息處理算法單元，數(shù)字下變頻單元的輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接、輸出端接入信息處理算法單元，將數(shù)字中頻信號下變頻為數(shù)字基帶信號接入信息處理算法單元，數(shù)字上變頻單元的輸入端與信息處理算法單
3元的輸出端相接、輸出端接入數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字基帶信號上變頻為數(shù)字中頻信號接入數(shù)模轉(zhuǎn)換器。 現(xiàn)場可編程門陣列的信息處理算法單元中含有時空復(fù)雜率分配模塊，接收的信息數(shù)據(jù)先進(jìn)行時空復(fù)雜率平均算法，將各種雷達(dá)信號處理算法分割分配給現(xiàn)場可編程門陣列或數(shù)字信號處理器進(jìn)行計算處理。數(shù)字信號處理器接有一個隨機存儲器(RAM)，現(xiàn)場可編程門陣列接有雙隨機存儲器(雙RAM)，用于數(shù)據(jù)暫存，以提高運算速度。現(xiàn)場可編程門陣列的雙隨機存儲器作為高速乒乓緩存器，比單數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)吞吐量提高一倍，提高算法執(zhí)行效率。為了增強數(shù)據(jù)吞吐率，現(xiàn)場可編程門陣列配有串行接口、USB接口(通用串行總線接口)、普通的I/O(輸入輸出)接口、PCI總線(外部設(shè)備互連總線)接口以及光纖接口中的一種或多種，這些的高速接口保證了實時數(shù)據(jù)的連續(xù)性?，F(xiàn)場可編程門陣列內(nèi)可嵌入軟核處理器NIOS II，NIOS II可用作備用CPU，增強 FPGA接口功能，如利用NIOS II制作嵌入式人機交互界面等。現(xiàn)場可編程門陣列連接上位機，上位機接有人機界面。現(xiàn)場可編程門陣列經(jīng)所述 PCI總線連接微型計算機或者現(xiàn)場可編程門陣列安裝有嵌入式處理器，微型計算機或者嵌入式處理器連接人機界面，還有串行接口、USB接口和光纖接口。微型計算機或者嵌入式處理器可連接報警裝置和/或自動剎車裝置等?，F(xiàn)場可編程門陣列還接有復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)，用于系統(tǒng)加密。本實用新型的線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)的連續(xù)波雷達(dá)信息處理平臺發(fā)射線性連續(xù)波并接收其回波，雷達(dá)信息處理平臺對發(fā)射波的強度、周期，回波的強度、周期、 接收時間，本雷達(dá)運動速度和位置等實時數(shù)據(jù)進(jìn)行雷達(dá)信號算法的計算處理，雷達(dá)信號算法包括雷達(dá)測距算法、多普勒測速算法、脈沖壓縮算法、目標(biāo)配對算法、恒虛警處理算法、匹配濾波器算法、鏡像對消算法等，得到前方目標(biāo)的位置和速度的實時數(shù)據(jù)，有關(guān)前方目標(biāo)的實時數(shù)據(jù)送入上位機在人機界面顯示前方實時畫面，為駕駛員提供輔助信息，當(dāng)前方目標(biāo)的速度和與本車距離達(dá)到警戒值時，還可啟動報警裝置或自動剎車裝置。本雷達(dá)信息處理平臺采用時空復(fù)雜率分配方法將處理雷達(dá)信號的各種算法分別送給數(shù)字信號處理器和現(xiàn)場可編程門陣列完成，以充分利用雙處理器。本實用新型線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)的優(yōu)點為1、采用數(shù)字信號處理器和現(xiàn)場可編程門陣列雙處理器結(jié)構(gòu)，且按時空復(fù)雜率合理地將雷達(dá)信號的處理算法分配給二者，充分利用FPGA和DSP的優(yōu)勢，系統(tǒng)工作流暢、效率高；2、配有上位機，形成完善的實時測速、測距、控制、人機界面體系，人機界面實時反映汽車前方圖像、輔助安全駕駛，且可在緊急時刻報警或啟動剎車裝置以?！胺雷病?3、現(xiàn)場可編程門陣列的雙隨機存儲器作為高速乒乓緩存器，比單數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)吞吐量提高一倍，提高算法執(zhí)行效率；4、現(xiàn)場可編程門陣列配有串行接口和USB接口，還有PCI總線接口以及光纖接口，增強數(shù)據(jù)吞吐率，保證了實時數(shù)據(jù)的連續(xù)性；5、采用雙處理器結(jié)構(gòu)的雷達(dá)硬件平臺，滿足了數(shù)據(jù)吞吐和通用性的雙重要求，在保證安全和精度的條件下降低成本；6、上位機同時能采用FPGA嵌入NIOS II軟核處理器作為嵌入式人機界面，在保證PC上位機多種功能特性的前提下，增加了便攜式低功耗界面系統(tǒng)。
圖1為本線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)實施例如圖1所示，包括線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)信息處理平臺，該信息處理平臺包括數(shù)字信號處理器(DSP)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) 連接組成的雙處理器，射頻接收天線經(jīng)下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)接入現(xiàn)場可編程門陣列的輸入端，現(xiàn)場可編程門陣列的輸出端經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)、上變頻器接射頻發(fā)射天線。 本例現(xiàn)場可編程門陣列含有數(shù)字下變頻單元DDC、數(shù)字上變頻單元DUC和信息處理算法單元，數(shù)字下變頻單元的輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接、輸出端接入信息處理算法單元，數(shù)字上變頻單元的輸入端與信息處理算法單元的輸出端相接、輸出端接入數(shù)模轉(zhuǎn)換器。所述現(xiàn)場可編程門陣列的信息處理算法單元中含有時空復(fù)雜率分配模塊，接收的信息數(shù)據(jù)先進(jìn)行時空復(fù)雜率平均算法，將各種雷達(dá)信號處理算法分割分配給現(xiàn)場可編程門陣列或數(shù)字信號處理器進(jìn)行計算處理。數(shù)字信號處理器接有一個隨機存儲器(RAM)，現(xiàn)場可編程門陣列接有雙隨機存儲器(RAM1\RAM2)。現(xiàn)場可編程門陣列配有串行接口、USB接口、普通的I/O接口，以及PCI總線接口以及光纖接口。現(xiàn)場可編程門陣列嵌入軟核處理器MOS II。本例的現(xiàn)場可編程門陣列經(jīng)PCI總線連接微型計算機作為上位機，上位機接有人機界面和報警裝置、自動剎車裝置?，F(xiàn)場可編程門陣列還接有復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)，用于系統(tǒng)加密。上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)，包括線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)信息處理平臺，該信息處理平臺包括數(shù)字信號處理器和現(xiàn)場可編程門陣列連接組成的雙處理器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器、 下變頻器、射頻發(fā)射天線、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、上變頻器、射頻接收天線，射頻接收天線接入下變頻器，下變頻器的輸出經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器接入現(xiàn)場可編程門陣列的輸入端，現(xiàn)場可編程門陣列的輸出端經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器接入上變頻器，再接入射頻發(fā)射天線；其特征在于所述現(xiàn)場可編程門陣列含有數(shù)字下變頻單元、數(shù)字上變頻單元和信息處理算法單元， 數(shù)字下變頻單元的輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接、輸出端接入信息處理算法單元，數(shù)字上變頻單元的輸入端與信息處理算法單元的輸出端相接、輸出端接入數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述現(xiàn)場可編程門陣列的信息處理算法單元中含有時空復(fù)雜率分配模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字信號處理器接有一個隨機存儲器，所述現(xiàn)場可編程門陣列接有雙隨機存儲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于所述現(xiàn)場可編程門陣列配有串行接口、USB接口、普通的I/O接口，PCI總線接口和光纖接口中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于所述現(xiàn)場可編程門陣列嵌入軟核處理器NIOS II。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于所述現(xiàn)場可編程門陣列經(jīng)所述PCI總線連接微型計算機或者現(xiàn)場可編程門陣列安裝有嵌入式處理器，微型計算機或者嵌入式處理器作為上位機連接人機界面，還連接報警裝置和/或自動剎車裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于所述現(xiàn)場可編程門陣列還接有復(fù)雜可編程邏輯器件。
專利摘要本實用新型為線性調(diào)頻連續(xù)波汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)，本雷達(dá)系統(tǒng)的信息處理平臺包括DSP和FPGA雙處理器，F(xiàn)PGA的信息處理算法單元中含有時空復(fù)雜率分配模塊。DSP有一個RAM，F(xiàn)PGA有雙RAM，提高運算速度。FPGA配有串口、USB、I/O、PCI總線及光纖接口。FPGA可嵌入NIOS II。FPGA連接有人機界面的上位機，上位機可連接報警裝置和/或自動剎車裝置等。本系統(tǒng)的信息處理平臺對實時數(shù)據(jù)計算處理，得到前方目標(biāo)的位置和速度的實時數(shù)據(jù)，在人機界面顯示。本系統(tǒng)充分利用FPGA和DSP的優(yōu)勢，工作流暢、效率高，實時反映車前圖像，輔助安全駕駛，可?！胺雷病?。
文檔編號G01S7/02GK202217053SQ20112022641
公開日2012年5月9日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者林和昀, 柴林峰, 沈翰寧, 蔣留兵, 車?yán)?申請人:桂林電子科技大學(xué)