汽車防撞雷達(dá)的測(cè)量方法
【專利摘要】汽車防撞雷達(dá)的測(cè)量方法，它的測(cè)量方法：首先用10MHz基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生1GHz單點(diǎn)鎖相源，同時(shí)產(chǎn)生22GHz的單點(diǎn)鎖相源；由DDS產(chǎn)生100MHz-300MHz的線性信號(hào)，與1GHz信號(hào)混頻產(chǎn)生1.1GHz-1.3GHz的線性信號(hào)，然后與22GHz單點(diǎn)鎖相源上變頻產(chǎn)生23.1GHz-23.3GHz的線性信號(hào)，23.1GHz-23.3GHz的線性信號(hào)上變頻產(chǎn)生24.13GHz-24.33GHz的線性二相編碼信號(hào)，由發(fā)射天線發(fā)射。它采用DDS和上變頻技術(shù)為基礎(chǔ)產(chǎn)生所需的線性調(diào)頻及編碼信號(hào)，使得測(cè)量范圍增大。
【專利說(shuō)明】汽車防撞雷達(dá)的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及汽車?yán)走_(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及汽車防撞雷達(dá)的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車作為交通工具正為越來(lái)越多的人群使用，道路上的汽車密度越來(lái)越高，隨之而來(lái)的問(wèn)題是顯而易見(jiàn)的。隨著汽車數(shù)量的快速增加，交通事故頻繁發(fā)生，由此導(dǎo)致的生命財(cái)產(chǎn)損失數(shù)目驚人。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，全世界死于車禍的人數(shù)要比第二次世界大戰(zhàn)的死亡人數(shù)還要多。對(duì)于公路上的交通事故的統(tǒng)計(jì)表明:80%以上的車禍?zhǔn)怯捎隈{駛員反應(yīng)不及時(shí)引起的，65%以上的車禍?zhǔn)怯捎谧肺蚕嘧?。研究表明，若駕駛員提前一秒意識(shí)到危險(xiǎn)并采取相應(yīng)的措施，絕大多數(shù)事故是可以避免的。但是以往的雷達(dá)在測(cè)距、測(cè)速精度，抗干擾，適應(yīng)使用環(huán)境方面都存在不足，缺乏實(shí)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的是提供汽車防撞雷達(dá)的測(cè)量方法，它采用DDS和上變頻技術(shù)為基礎(chǔ)產(chǎn)生所需的線性調(diào)頻及編碼信號(hào)，使得測(cè)量精度和工作穩(wěn)定性得到提高，且接收機(jī)采用一次變頻技術(shù)，避免直流附近的雜散對(duì)接收信號(hào)的干擾。
[0004]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案:它的第一種測(cè)量方法為:首先用IOMHz基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生IGHz單點(diǎn)鎖相源，作為變頻基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生22GHz的單點(diǎn)鎖相源；由DDS產(chǎn)生IOOMHz到300MHz的線性調(diào)頻信號(hào)，與IGHz信號(hào)混頻產(chǎn)生1.1GHz到1.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)，然后與22GHz單點(diǎn)鎖相源上變頻產(chǎn)生23.1GHz到
23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)，該信號(hào)作為上變頻產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)和接收機(jī)本振信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)；23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)與IGHz的基準(zhǔn)信號(hào)上變頻產(chǎn)生頻率為24.1GHz到24.3GHz接收機(jī)的本振信號(hào)；由DDS產(chǎn)生的30MHz相位編碼信號(hào)，與IGHz基準(zhǔn)信號(hào)混頻產(chǎn)生1030MHz的相位編碼信號(hào)，然后與23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)上變頻產(chǎn)生
24.13GHz到24。33GHz的線性調(diào)頻二相編碼信號(hào)，由發(fā)射天線發(fā)射。
[0005]它的第二種測(cè)量方法為:由VCO直接產(chǎn)生23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)；作為上變頻產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)和接收機(jī)本振信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)；23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)與IGHz的基準(zhǔn)信號(hào)上變頻產(chǎn)生頻率為24.1GHz到24。3GHz接收機(jī)的本振信號(hào)；由DDS產(chǎn)生的30MHz相位編碼信號(hào)，與IGHz基準(zhǔn)信號(hào)混頻產(chǎn)生1030MHz的相位編碼信號(hào)，然后與23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)上變頻產(chǎn)生24.13GHz到24.33GHz的線性調(diào)頻二相編碼信號(hào)，由發(fā)射天線發(fā)射。
[0006]它調(diào)制方式采用線性調(diào)頻二相編碼體制的信號(hào)形式。它是把寬脈沖分成若干個(gè)子脈沖，在子脈沖間進(jìn)行相位編碼，在子脈沖內(nèi)進(jìn)行線性調(diào)頻，形成混合發(fā)射信號(hào)。
[0007]它信號(hào)處理方法:本系統(tǒng)主要采用了 DSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能，1、采用邏輯航跡起始算法來(lái)計(jì)算起始航跡，利用波門(mén)法進(jìn)行航跡跟蹤；2、采用了動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(MTD)處理方法，為移動(dòng)目標(biāo)改善因子，降低檢測(cè)虛警率；3、為了使雜波引起的目標(biāo)檢測(cè)，即恒虛警保持在一個(gè)較低的可接受水平，采用了兩維CFAR信號(hào)檢測(cè)方法，保證統(tǒng)穩(wěn)定工作。
[0008]本發(fā)明的工作原理:回波信號(hào)由兩路接收天線經(jīng)時(shí)分復(fù)用的單刀兩擲開(kāi)關(guān)加到高放、混頻器，產(chǎn)生中頻信號(hào)中頻信號(hào)經(jīng)放大濾波送到信號(hào)處理單元，由信號(hào)處理單元計(jì)算目標(biāo)的距離方位和相對(duì)速度等測(cè)量信息，并將測(cè)量信息通過(guò)串行通信方式送到上位機(jī)進(jìn)行顯示和進(jìn)一步的處理。信號(hào)處理板包括五個(gè)部分，分別為A/D采集模塊，可編程邏輯門(mén)陣列FPGA、數(shù)字信號(hào)處理器和系統(tǒng)控制處理器。其中A/D采集模塊主要完成信號(hào)阻抗變換和模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能。FPGA主要完成對(duì)A/D模塊、DDS和SDRAM的邏輯和時(shí)序控制，另外還要完成數(shù)字濾波、信號(hào)的FFT分析、相關(guān)運(yùn)算和雷達(dá)信號(hào)的形成。DSP的功能是完成系統(tǒng)的控制和目標(biāo)跟蹤功能。系統(tǒng)控制處理器主要完成系統(tǒng)的控制時(shí)序和與上位機(jī)的通信。
[0009]本發(fā)明具有以下有益效果:它采用DDS和上變頻技術(shù)為基礎(chǔ)產(chǎn)生所需的線性調(diào)頻及編碼信號(hào)，使得測(cè)量精度和工作穩(wěn)定性得到提高，且接收機(jī)采用一次變頻技術(shù)，避免直流附近的雜散對(duì)接收信號(hào)的干擾。
【具體實(shí)施方式】:
[0010]本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:它的第一種測(cè)量方法為:首先用IOMHz基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生IGHz單點(diǎn)鎖相源，作為變頻基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生22GHz的單點(diǎn)鎖相源；由DDS產(chǎn)生IOOMHz到300MHz的線性調(diào)頻信號(hào)，與IGHz信號(hào)混頻產(chǎn)生1.1GHz到1.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)，然后與22GHz單點(diǎn)鎖相源上變頻產(chǎn)生23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)，該信號(hào)作為上變頻產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)和接收機(jī)本振信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)；23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)與IGHz的基準(zhǔn)信號(hào)上變頻產(chǎn)生頻率為24.1GHz到24.3GHz接收機(jī)的本振信號(hào)；由DDS產(chǎn)生的30MHz相位編碼信號(hào)，與IGHz基準(zhǔn)信號(hào)混頻產(chǎn)生1030MHz的相位編碼信號(hào)，然后與23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)上變頻產(chǎn)生24.13GHz到24。33GHz的線性調(diào)頻二相編碼信號(hào)，由發(fā)射天線發(fā)射。
[0011]它的第二種測(cè)量方法為:由VCO直接產(chǎn)生23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)；作為上變頻產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)和接收機(jī)本振信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)；23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)與IGHz的基準(zhǔn)信號(hào)上變頻產(chǎn)生頻率為24.1GHz到24。3GHz接收機(jī)的本振信號(hào)；由DDS產(chǎn)生的30MHz相位編碼信號(hào)，與IGHz基準(zhǔn)信號(hào)混頻產(chǎn)生1030MHz的相位編碼信號(hào)，然后與23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)上變頻產(chǎn)生24.13GHz到24.33GHz的線性調(diào)頻二相編碼信號(hào)，由發(fā)射天線發(fā)射。
[0012]波形設(shè)計(jì):對(duì)于防撞雷達(dá)系統(tǒng)而言，足夠大的掃描方位角是必需的。雖然掃描方位角的增大使得進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾信號(hào)增多，但是，為了全面地評(píng)估車輛前方潛在的險(xiǎn)情，防撞雷達(dá)應(yīng)該具有較大的掃描方位角，以確保其工作可靠性。在有多個(gè)車輛目標(biāo)存在于防撞雷達(dá)的視野之內(nèi)時(shí)，雷達(dá)系統(tǒng)必須首先保證能夠確定每個(gè)目標(biāo)的距離和相對(duì)速度，再依據(jù)測(cè)角功能提供的各目標(biāo)相對(duì)于己車的方位角信息，去除掉相鄰車道上的干擾目標(biāo)，再對(duì)己車車道上的目標(biāo)進(jìn)行選擇，選定距離己車最近的目標(biāo)車輛為危險(xiǎn)目標(biāo)，一旦該目標(biāo)與己車之間的間距超過(guò)了預(yù)設(shè)的警戒距離，則向司機(jī)報(bào)警。針對(duì)本文提出的新的信號(hào)體制，利用試湊逼近算法來(lái)檢測(cè)危險(xiǎn)目標(biāo)，能夠有效地去除虛警。
[0013]測(cè)距測(cè)速:首先線性調(diào)制信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制，并把調(diào)制后的信號(hào)送到0/ π相位調(diào)制器，調(diào)相器的另一個(gè)輸入信號(hào)為脈間偽隨機(jī)二相碼信號(hào)，它是通過(guò)偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼對(duì)高頻脈沖調(diào)制的結(jié)果，復(fù)合調(diào)制后的信號(hào)由天線向外輻射；回波信號(hào)和調(diào)頻載波信號(hào)同時(shí)加到混頻器，得到差頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)視頻放大后，便可以得到受線性調(diào)頻信號(hào)調(diào)制的偽隨機(jī)二相碼信號(hào)與多普勒信號(hào)的乘積項(xiàng)；經(jīng)恒虛警放大器處理后，與本地延遲偽隨機(jī)二相碼相關(guān)，得到受多普勒綜合項(xiàng)調(diào)制的相關(guān)輸出，經(jīng)多普勒濾波，即可以得到關(guān)于目標(biāo)的距離信息和多普勒信息；再經(jīng)過(guò)信號(hào)處理，產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)，觸發(fā)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0014]本【具體實(shí)施方式】的工作原理:回波信號(hào)由兩路接收天線經(jīng)時(shí)分復(fù)用的單刀兩擲開(kāi)關(guān)加到高放、混頻器，產(chǎn)生中頻信號(hào)中頻信號(hào)經(jīng)放大濾波送到信號(hào)處理單元，由信號(hào)處理單元計(jì)算目標(biāo)的距離方位和相對(duì)速度等測(cè)量信息，并將測(cè)量信息通過(guò)串行通信方式送到上位機(jī)進(jìn)行顯示和進(jìn)一步的處理。信號(hào)處理板包括五個(gè)部分，分別為A/D采集模塊，可編程邏輯門(mén)陣列FPGA、數(shù)字信號(hào)處理器和系統(tǒng)控制處理器。其中A/D采集模塊主要完成信號(hào)阻抗變換和模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能。FPGA主要完成對(duì)A/D模塊、DDS和SDRAM的邏輯和時(shí)序控制，另外還要完成數(shù)字濾波、信號(hào)的FFT分析、相關(guān)運(yùn)算和雷達(dá)信號(hào)的形成。DSP的功能是完成系統(tǒng)的控制和目標(biāo)跟蹤功能。系統(tǒng)控制處理器主要完成系統(tǒng)的控制時(shí)序和與上位機(jī)的通信。
[0015]頻段選擇:我國(guó)目前規(guī)定車用防碰撞雷達(dá)的工作頻率為K波段和mm波段，具體頻率K波段:(24.00~24.25) GHz ；mm波段:(76~77) GHz0根據(jù)頻率的氣象環(huán)境特性、天線尺寸和硬件實(shí)現(xiàn)等條件，確定K波段為本方案工作頻段。
[0016]工作體制:本方案選取一種新體制的雷達(dá)信號(hào)(PN-coded FMCff)及對(duì)應(yīng)的信號(hào)處理方法，在抑制雷達(dá)間干擾的同時(shí)，可快速計(jì)算出多個(gè)目標(biāo)的距離和速度，具有體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]調(diào)制方式:目前雷達(dá)常用的信號(hào)調(diào)制方式主要有脈寬調(diào)制、相位編碼調(diào)制和頻率調(diào)制三種形式。本方案采用線性調(diào)頻二相編碼體制的信號(hào)形式。它是把寬脈沖分成若干個(gè)子脈沖，在子脈沖間進(jìn)行相位編碼，在 子脈沖內(nèi)進(jìn)行線性調(diào)頻，形成混合發(fā)射信號(hào)。
[0018]天線設(shè)計(jì):天線形式選擇:為減小體積，選用微帶平面，一發(fā)兩收三個(gè)天線，三個(gè)天線間隔離:≥30dB
[0019]信號(hào)處理設(shè)計(jì):信號(hào)處理在雷達(dá)系統(tǒng)中處于十分重要位置，特別是軟件。本系統(tǒng)主要采用了 DSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能，其特點(diǎn)體現(xiàn)在:1、采用邏輯航跡起始算法來(lái)計(jì)算起始航跡，利用波門(mén)法進(jìn)行航跡跟蹤。2、采用了動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(MTD)處理方法。為移動(dòng)目標(biāo)改善因子，降低檢測(cè)虛警率，3、為了使雜波引起的目標(biāo)檢測(cè)，即恒虛警保持在一個(gè)較低的可接受水平，采用了兩維CFAR信號(hào)檢測(cè)方法，保證統(tǒng)穩(wěn)定工作。
[0020]本【具體實(shí)施方式】具有以下有益效果:它采用DDS和上變頻技術(shù)為基礎(chǔ)產(chǎn)生所需的線性調(diào)頻及編碼信號(hào)，使得頻率穩(wěn)定精準(zhǔn)，從而提高了測(cè)量精度。接收機(jī)采用一次變頻技術(shù)，避免直流附近的雜散對(duì)接收信號(hào)的干擾，采用了非零中頻方案，保證了工作穩(wěn)定性。選取一種新體制的雷達(dá)信號(hào)(PN-coded FMCff)及對(duì)應(yīng)的信號(hào)處理方法，可有效抑制雷達(dá)間干擾。信號(hào)處理上采用了航跡跟蹤、MTD、CFAR技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的同時(shí)，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作。
【權(quán)利要求】
1.汽車防撞雷達(dá)的測(cè)量方法，其特征在于它的測(cè)量方法為:首先用IOMHz基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生IGHz單點(diǎn)鎖相源，作為變頻基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生22GHz的單點(diǎn)鎖相源；由DDS產(chǎn)生IOOMHz到300MHz的線性調(diào)頻信號(hào)，與IGHz信號(hào)混頻產(chǎn)生1.1GHz到1.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)，然后與22GHz單點(diǎn)鎖相源上變頻產(chǎn)生23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)，該信號(hào)作為上變頻產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)和接收機(jī)本振信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)；23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)與IGHz的基準(zhǔn)信號(hào)上變頻產(chǎn)生頻率為24.1GHz到24.3GHz接收機(jī)的本振信號(hào)；由DDS產(chǎn)生的30MHz相位編碼信號(hào)，與IGHz基準(zhǔn)信號(hào)混頻產(chǎn)生1030MHz的相位編碼信號(hào)，然后與23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)上變頻產(chǎn)生24.13GHz到24.33GHz的線性調(diào)頻二相編碼信號(hào)，由發(fā)射天線發(fā)射。
2.汽車防撞雷達(dá)的測(cè)量方法，其特征在于它的測(cè)量方法為:由VCO直接產(chǎn)生23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)；作為上變頻產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)和接收機(jī)本振信號(hào)的基準(zhǔn)信號(hào)；23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)與IGHz的基準(zhǔn)信號(hào)上變頻產(chǎn)生頻率為24.1GHz到24.3GHz接收機(jī)的本振信號(hào)；由DDS產(chǎn)生的30MHz相位編碼信號(hào)，與IGHz基準(zhǔn)信號(hào)混頻產(chǎn)生1030MHz的相位編碼信號(hào)，然后與23.1GHz到23.3GHz的線性調(diào)頻信號(hào)上變頻產(chǎn)生24.13GHz到24.33GHz的線性調(diào)頻二相編碼信號(hào)，由發(fā)射天線發(fā)射。
3.汽車防撞雷達(dá)的測(cè)量方法，其特征在于它調(diào)制方式采用線性調(diào)頻二相編碼體制的信號(hào)形式。它是把寬脈沖分成若干個(gè)子脈沖，在子脈沖間進(jìn)行相位編碼，在子脈沖內(nèi)進(jìn)行線性調(diào)頻，形成混合發(fā)射信號(hào)。
4.汽車防撞雷達(dá)的測(cè)量方法，其特征在于它信號(hào)處理方法:本系統(tǒng)主要采用了DSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能，1、采用邏輯航跡起始算法來(lái)計(jì)算起始航跡，利用波門(mén)法進(jìn)行航跡跟蹤；2、采用了動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(MTD)處理方法，為移動(dòng)目標(biāo)改善因子，降低檢測(cè)虛警率；3、為了使雜波引起的目標(biāo)檢測(cè)，即恒虛警保持在一個(gè)較低的可接受水平，采用了兩維CFAR信號(hào)檢測(cè)方法，保證統(tǒng)穩(wěn)定工作。
【文檔編號(hào)】G01S13/93GK103472451SQ201310337273
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
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