基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法和裝置。該方法主要包括括：雷達(dá)傳感器將調(diào)制信號(hào)以電磁波的方式向外發(fā)射出去，接收汽車外部的障礙物返回的回波信號(hào)；根據(jù)調(diào)制信號(hào)和回波信號(hào)計(jì)算出障礙物和汽車之間的距離；將障礙物和所述汽車之間的距離與預(yù)置的減速距離和剎車距離進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述汽車進(jìn)行減速或剎車。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)利用毫米波雷達(dá)測(cè)距的方式來(lái)達(dá)到汽車主動(dòng)防撞的目的。毫米波雷達(dá)具有穩(wěn)定的探測(cè)性能和良好的環(huán)境適應(yīng)性，受雨雪霧陽(yáng)光的干擾小，可以適應(yīng)各種天氣，同時(shí)可以測(cè)量目標(biāo)物體的相對(duì)速度及方位角等參數(shù)，在相同的測(cè)量條件下，毫米波雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨率高、天線部件尺寸小。
【專利說(shuō)明】基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車防撞【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法和
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]汽車的誕生給人類生活帶來(lái)種種方便，同時(shí)車禍也給人類帶來(lái)很多陰影。為了充分利用汽車為人類帶來(lái)方便，同時(shí)盡可能地避免車禍帶來(lái)的悲劇，世界很多國(guó)家都在開(kāi)發(fā)智能轎車和智能公路運(yùn)輸系統(tǒng)，以增加汽車運(yùn)輸?shù)陌踩阅堋?br> [0003]據(jù)有關(guān)資料對(duì)公路交通事故的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)在司機(jī)、汽車、道路三個(gè)環(huán)節(jié)中，司機(jī)是可靠性最差的一個(gè)環(huán)節(jié)，80%以上的事故是由于司機(jī)反映不及時(shí)或判斷失誤引起的。特別是在汽車高速行駛的情況下，前方目標(biāo)的正確識(shí)別至關(guān)重要，而天氣或司機(jī)的疲勞駕駛等都將影響司機(jī)對(duì)前方目標(biāo)識(shí)別，而且隨著汽車保有量的不斷增加，如何提高道路的流量，如何解決天氣對(duì)高速公路的影響等等，已經(jīng)引起人們的注意。
[0004]為了減少甚至避免交通事故的發(fā)生，人們已經(jīng)開(kāi)始對(duì)汽車防撞系統(tǒng)進(jìn)行研究，汽車防撞系統(tǒng)對(duì)提高汽車行駛安全性十分重要，該系統(tǒng)的研究一直備受關(guān)注。從1971年開(kāi)始，相繼出想過(guò)超聲波、激光、紅外、微波等多種方式的主動(dòng)汽車防撞系統(tǒng)，但是以上系統(tǒng)均存在一些不足，未能在汽車上大量推廣使用。隨著各國(guó)高速公路網(wǎng)的快速發(fā)展，惡性交通事故不斷增加，為減少事故，先后采用行駛安全帶、安全氣囊等保護(hù)措施，安全帶在突然剎車時(shí)，可以防止乘客因慣性而撞到汽車玻璃上或是從汽車?yán)锩骘w出去；安全氣囊在車遇到劇烈撞擊時(shí)能夠自動(dòng)充氣，避免車內(nèi)乘客與機(jī)械發(fā)生直接碰撞，但氣囊不能根據(jù)車速以及碰撞時(shí)間來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)氣囊的膨脹程度，總的來(lái)說(shuō)，氣囊與安全帶都是被動(dòng)地防止乘客受傷，這些技術(shù)均為被動(dòng)防護(hù)，不能主動(dòng)避免撞車。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠主動(dòng)防止汽車撞車的方法是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法和裝置，以實(shí)現(xiàn)有效地進(jìn)行汽車防撞。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供了如下方案:
[0007]—種基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法，包括:
[0008]設(shè)置在汽車中的雷達(dá)傳感器將調(diào)制信號(hào)以電磁波的方式向外發(fā)射出去，所述雷達(dá)傳感器接收汽車外部的障礙物返回的回波信號(hào)；
[0009]根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)和回波信號(hào)計(jì)算出所述障礙物和所述汽車之間的距離；
[0010]將所述障礙物和所述汽車之間的距離與預(yù)置的減速距離和剎車距離進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述汽車進(jìn)行減速或剎車。
[0011]所述的設(shè)置在汽車中的雷達(dá)傳感器將調(diào)制信號(hào)以電磁波的方式向外發(fā)射出去，所述雷達(dá)傳感器接收汽車外部的障礙物返回的回波信號(hào)，包括:
[0012]在毫米波雷達(dá)傳感器和激光雷達(dá)傳感器中設(shè)置發(fā)射天線、接收天線、混頻器、振蕩器，設(shè)置在汽車中的信號(hào)源按照設(shè)定的時(shí)間間隔向毫米波雷達(dá)傳感器和激光雷達(dá)傳感器輸入調(diào)制信號(hào)，所述振蕩器將所述調(diào)制信號(hào)的一部分作為本振信號(hào)傳輸給所述混頻器，將所述調(diào)制信號(hào)的另一部分傳輸給所述發(fā)射天線；
[0013]所述發(fā)射天線將所述振蕩器傳輸過(guò)來(lái)的調(diào)制信號(hào)以電磁波的方式向外發(fā)射出去，所述接收天線接收汽車外部的障礙物發(fā)射回來(lái)的所述電磁波的回波信號(hào)，將所述回波信號(hào)傳輸給所述混頻器；
[0014]所述混頻器將所述回波信號(hào)和所述本振信號(hào)進(jìn)行混頻處理后得到混頻信號(hào)，將所述混頻信號(hào)輸出，該混頻信號(hào)中包含了和頻信號(hào)、差頻信號(hào)。
[0015]所述的根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)和回波信號(hào)計(jì)算出所述障礙物和所述汽車之間的距離，包括:
[0016]通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將所述混頻器輸出的模擬的混頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的混頻信號(hào)，對(duì)所述數(shù)字的混頻信號(hào)進(jìn)行增益放大處理，對(duì)增益放大處理后的混頻信號(hào)進(jìn)行去除直流成分、歸一化處理，F(xiàn)IR濾波和FFT計(jì)算處理；
[0017]設(shè)所述FFT計(jì)算處理后的混頻信號(hào)為

【權(quán)利要求】
1.一種基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法，其特征在于，包括: 設(shè)置在汽車中的雷達(dá)傳感器將調(diào)制信號(hào)以電磁波的方式向外發(fā)射出去，所述雷達(dá)傳感器接收汽車外部的障礙物返回的回波信號(hào)； 根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)和回波信號(hào)計(jì)算出所述障礙物和所述汽車之間的距離； 將所述障礙物和所述汽車之間的距離與預(yù)置的減速距離和剎車距離進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述汽車進(jìn)行減速或剎車。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法，其特征在于，所述的設(shè)置在汽車中的雷達(dá)傳感器將調(diào)制信號(hào)以電磁波的方式向外發(fā)射出去，所述雷達(dá)傳感器接收汽車外部的障礙物返回的回波信號(hào)，包括: 在毫米波雷達(dá)傳感器和激光雷達(dá)傳感器中設(shè)置發(fā)射天線、接收天線、混頻器、振蕩器，設(shè)置在汽車中的信號(hào)源按照設(shè)定的時(shí)間間隔向毫米波雷達(dá)傳感器和激光雷達(dá)傳感器輸入調(diào)制信號(hào)，所述振蕩器將所述調(diào)制信號(hào)的一部分作為本振信號(hào)傳輸給所述混頻器，將所述調(diào)制信號(hào)的另一部分傳輸給所述發(fā)射天線； 所述發(fā)射天線將所述振蕩器傳輸過(guò)來(lái)的調(diào)制信號(hào)以電磁波的方式向外發(fā)射出去，所述接收天線接收汽車外部的障礙物發(fā)射回來(lái)的所述電磁波的回波信號(hào)，將所述回波信號(hào)傳輸給所述混頻器； 所述混頻器將所述回波信號(hào)和所述本振信號(hào)進(jìn)行混頻處理后得到混頻信號(hào)，將所述混頻信號(hào)輸出，該混頻信號(hào)中包含了和頻信號(hào)、差頻信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法，其特征在于，所述的根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)和回波信號(hào)計(jì)算出所述障礙物和所述汽車之間的距離，包括: 通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將所述混頻器輸出的模擬的混頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的混頻信號(hào)，對(duì)所述數(shù)字的混頻信號(hào)進(jìn)行增益放大處理，對(duì)增益放大處理后的混頻信號(hào)進(jìn)行去除直流成分、歸一化處理，F(xiàn)IR濾波和FFT計(jì)算處理；


* ? cos(or + β) + cos(or - β) 設(shè)所述FFT計(jì)算處理后的混頻信號(hào)為cosa*coSp =~^^一~-—回波信號(hào)為cosa，α為回波信號(hào)的頻率，本振信號(hào)為cos β，β為本振信號(hào)的頻率，從所述混頻信號(hào)中分離出和頻信號(hào)cos ( a + β )，差頻信號(hào)cos ( a - β )； 所述調(diào)制信號(hào)為三角波，則障礙物和汽車之間的距離R的計(jì)算公式如下:
_C 籲 fbav K =-
8Afm.f 式中，C為光速；fbav = (fb++fb_)/2，fb+為所述和頻信號(hào)C0S(a + β )的頻率，fb_為所述差頻信號(hào)cos (α-β)的頻率，f為所述調(diào)制信號(hào)的頻率，Afm為所述調(diào)制信號(hào)的最大頻偏的二分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法，其特征在于，所述的方法還包括: 所述障礙物的運(yùn)動(dòng)速度V的計(jì)算公式為:
v = A(fb+.￡.)
4 λ為發(fā)射天線發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)，如果障礙物是固定目標(biāo)，則fb+fb-的值相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞方法，其特征在于，所述的將所述障礙物和所述汽車之間的距離與預(yù)置的減速距離和剎車距離進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述汽車進(jìn)行減速或剎車，包括: 將所述障礙物和所述汽車之間的距離與預(yù)置的減速距離和剎車距離進(jìn)行比較，如果所述障礙物和所述汽車之間的距離小于預(yù)置的減速距離，則控制所述汽車進(jìn)行減速；如果所述障礙物和所述汽車之間的距離小于預(yù)置的剎車距離，則控制所述汽車進(jìn)行剎車。
6.一種基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞裝置，其特征在于，包括: 雷達(dá)傳感器，用于設(shè)置在汽車中，將調(diào)制信號(hào)以電磁波的方式向外發(fā)射出去，所述毫米波雷達(dá)接收汽車外部的障礙物返回的回波信號(hào)； 信號(hào)處理器，用于根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)和回波信號(hào)計(jì)算出所述障礙物和所述汽車之間的距離； 防撞處理裝置，用于將所述障礙物和所述汽車之間的距離與預(yù)置的減速距離和剎車距離進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述汽車進(jìn)行減速或剎車。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞裝置，其特征在于: 所述的雷達(dá)傳感器，用于為毫米波雷達(dá)傳感器和激光雷達(dá)傳感器，設(shè)置發(fā)射天線、接收天線、混頻器、振蕩器，接收汽車中的信號(hào)源按照設(shè)定的時(shí)間間隔輸入的調(diào)制信號(hào)，所述振蕩器將所述調(diào)制信號(hào)的一部分作為本振信號(hào)傳輸給所述混頻器，將所述調(diào)制信號(hào)的另一部分傳輸給所述發(fā)射天線； 所述發(fā)射天線將所述振蕩器傳輸過(guò)來(lái)的調(diào)制信號(hào)以電磁波的方式向外發(fā)射出去，所述接收天線接收汽車外部的障礙物發(fā)射回來(lái)的所述電磁波的回波信號(hào)，將所述回波信號(hào)傳輸給所述混頻器； 所述混頻器將所述回波信號(hào)和所述本振信號(hào)進(jìn)行混頻處理后得到混頻信號(hào)，將所述混頻信號(hào)輸出，該混頻信號(hào)中包含了和頻信號(hào)、差頻信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理器，包括:A/D轉(zhuǎn)換器、增益控制模塊和DSP模塊， 所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊、用于將所述混頻器輸出的模擬的混頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的混頻信號(hào)，將所述數(shù)字的混頻信號(hào)輸出給增益控制模塊； 所述的增益控制模塊，用于對(duì)所述數(shù)字的混頻信號(hào)進(jìn)行增益放大處理，將增益放大處理后的信號(hào)傳輸給DSP模塊； DSP模塊，用于對(duì)增益放大處理后的混頻信號(hào)進(jìn)行去除直流成分、歸一化處理，F(xiàn)IR濾波和FFT計(jì)算處理；


設(shè)所述FFT計(jì)算處理后的混頻信號(hào)為
回波信號(hào)








為cosa，α為回波信號(hào)的頻率，本振信號(hào)為cos β，β為本振信號(hào)的頻率，從所述混頻信號(hào)中分離出和頻信號(hào)cos ( a + β )，差頻信號(hào)cos ( a - β )； 所述調(diào)制信號(hào)為三角波，則障礙物和汽車之間的距離R的計(jì)算公式如下:
式中，c為光速；fbav = (fb++fb_)/2，fb+為所述和頻信號(hào)cos(a + β )的頻率，fb_為所述差頻信號(hào)cosU-β)的頻率，f為所述調(diào)制信號(hào)的頻率，Afm為所述調(diào)制信號(hào)的最大頻偏的二分之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞裝置，其特征在于: 所述的DSP模塊，用于獲取所述障礙物的運(yùn)動(dòng)速度V的計(jì)算公式為:
λ為發(fā)射天線發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)，如果障礙物是固定目標(biāo)，則fb+fb-的值相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8或9所述的基于雷達(dá)傳感器的汽車防撞裝置，其特征在于: 防撞處理裝置，用于將所述障礙物和所述汽車之間的距離與預(yù)置的減速距離和剎車距離進(jìn)行比較，如果所述障礙物和所述汽車之間的距離小于預(yù)置的減速距離，則控制所述汽車進(jìn)行減速；如果所述障礙物和所述汽車之間的距離小于預(yù)置的剎車距離，則控制所述汽車進(jìn)行剎車。
【文檔編號(hào)】G01S17/08GK104199034SQ201410486498
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】黃國(guó)鵬 申請(qǐng)人:黃國(guó)鵬