汽车防撞雷达的测量方法
【专利摘要】汽车防撞雷达的测量方法，它的测量方法：首先用10MHz基准信号产生1GHz单点锁相源，同时产生22GHz的单点锁相源；由DDS产生100MHz-300MHz的线性信号，与1GHz信号混频产生1.1GHz-1.3GHz的线性信号，然后与22GHz单点锁相源上变频产生23.1GHz-23.3GHz的线性信号，23.1GHz-23.3GHz的线性信号上变频产生24.13GHz-24.33GHz的线性二相编码信号，由发射天线发射。它采用DDS和上变频技术为基础产生所需的线性调频及编码信号，使得测量范围增大。
【专利说明】汽车防撞雷达的测量方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及汽车雷达【技术领域】，具体涉及汽车防撞雷达的测量方法。
【背景技术】:
[0002]近年来，随着经济的快速发展，汽车作为交通工具正为越来越多的人群使用，道路上的汽车密度越来越高，随之而来的问题是显而易见的。随着汽车数量的快速增加，交通事故频繁发生，由此导致的生命财产损失数目惊人。据资料统计，全世界死于车祸的人数要比第二次世界大战的死亡人数还要多。对于公路上的交通事故的统计表明:80%以上的车祸是由于驾驶员反应不及时引起的，65%以上的车祸是由于追尾相撞。研究表明，若驾驶员提前一秒意识到危险并采取相应的措施，绝大多数事故是可以避免的。但是以往的雷达在测距、测速精度，抗干扰，适应使用环境方面都存在不足，缺乏实用意义。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的是提供汽车防撞雷达的测量方法，它采用DDS和上变频技术为基础产生所需的线性调频及编码信号，使得测量精度和工作稳定性得到提高，且接收机采用一次变频技术，避免直流附近的杂散对接收信号的干扰。
[0004]为了解决【背景技术】所存在的问题，本发明是采用以下技术方案:它的第一种测量方法为:首先用IOMHz基准信号产生IGHz单点锁相源，作为变频基准信号，同时产生22GHz的单点锁相源；由DDS产生IOOMHz到300MHz的线性调频信号，与IGHz信号混频产生1.1GHz到1.3GHz的线性调频信号，然后与22GHz单点锁相源上变频产生23.1GHz到
23.3GHz的线性调频信号，该信号作为上变频产生发射信号和接收机本振信号的基准信号；23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号与IGHz的基准信号上变频产生频率为24.1GHz到24.3GHz接收机的本振信号；由DDS产生的30MHz相位编码信号，与IGHz基准信号混频产生1030MHz的相位编码信号，然后与23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号上变频产生
24.13GHz到24。33GHz的线性调频二相编码信号，由发射天线发射。
[0005]它的第二种测量方法为:由VCO直接产生23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号；作为上变频产生发射信号和接收机本振信号的基准信号；23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号与IGHz的基准信号上变频产生频率为24.1GHz到24。3GHz接收机的本振信号；由DDS产生的30MHz相位编码信号，与IGHz基准信号混频产生1030MHz的相位编码信号，然后与23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号上变频产生24.13GHz到24.33GHz的线性调频二相编码信号，由发射天线发射。
[0006]它调制方式采用线性调频二相编码体制的信号形式。它是把宽脉冲分成若干个子脉冲，在子脉冲间进行相位编码，在子脉冲内进行线性调频，形成混合发射信号。
[0007]它信号处理方法:本系统主要采用了 DSP技术实现功能，1、采用逻辑航迹起始算法来计算起始航迹，利用波门法进行航迹跟踪；2、采用了动目标检测(MTD)处理方法，为移动目标改善因子，降低检测虚警率；3、为了使杂波引起的目标检测，即恒虚警保持在一个较低的可接受水平，采用了两维CFAR信号检测方法，保证统稳定工作。
[0008]本发明的工作原理:回波信号由两路接收天线经时分复用的单刀两掷开关加到高放、混频器，产生中频信号中频信号经放大滤波送到信号处理单元，由信号处理单元计算目标的距离方位和相对速度等测量信息，并将测量信息通过串行通信方式送到上位机进行显示和进一步的处理。信号处理板包括五个部分，分别为A/D采集模块，可编程逻辑门阵列FPGA、数字信号处理器和系统控制处理器。其中A/D采集模块主要完成信号阻抗变换和模数转换的功能。FPGA主要完成对A/D模块、DDS和SDRAM的逻辑和时序控制，另外还要完成数字滤波、信号的FFT分析、相关运算和雷达信号的形成。DSP的功能是完成系统的控制和目标跟踪功能。系统控制处理器主要完成系统的控制时序和与上位机的通信。
[0009]本发明具有以下有益效果:它采用DDS和上变频技术为基础产生所需的线性调频及编码信号，使得测量精度和工作稳定性得到提高，且接收机采用一次变频技术，避免直流附近的杂散对接收信号的干扰。
【具体实施方式】:
[0010]本【具体实施方式】采用以下技术方案:它的第一种测量方法为:首先用IOMHz基准信号产生IGHz单点锁相源，作为变频基准信号，同时产生22GHz的单点锁相源；由DDS产生IOOMHz到300MHz的线性调频信号，与IGHz信号混频产生1.1GHz到1.3GHz的线性调频信号，然后与22GHz单点锁相源上变频产生23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号，该信号作为上变频产生发射信号和接收机本振信号的基准信号；23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号与IGHz的基准信号上变频产生频率为24.1GHz到24.3GHz接收机的本振信号；由DDS产生的30MHz相位编码信号，与IGHz基准信号混频产生1030MHz的相位编码信号，然后与23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号上变频产生24.13GHz到24。33GHz的线性调频二相编码信号，由发射天线发射。
[0011]它的第二种测量方法为:由VCO直接产生23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号；作为上变频产生发射信号和接收机本振信号的基准信号；23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号与IGHz的基准信号上变频产生频率为24.1GHz到24。3GHz接收机的本振信号；由DDS产生的30MHz相位编码信号，与IGHz基准信号混频产生1030MHz的相位编码信号，然后与23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号上变频产生24.13GHz到24.33GHz的线性调频二相编码信号，由发射天线发射。
[0012]波形设计:对于防撞雷达系统而言，足够大的扫描方位角是必需的。虽然扫描方位角的增大使得进入雷达接收机的干扰信号增多，但是，为了全面地评估车辆前方潜在的险情，防撞雷达应该具有较大的扫描方位角，以确保其工作可靠性。在有多个车辆目标存在于防撞雷达的视野之内时，雷达系统必须首先保证能够确定每个目标的距离和相对速度，再依据测角功能提供的各目标相对于己车的方位角信息，去除掉相邻车道上的干扰目标，再对己车车道上的目标进行选择，选定距离己车最近的目标车辆为危险目标，一旦该目标与己车之间的间距超过了预设的警戒距离，则向司机报警。针对本文提出的新的信号体制，利用试凑逼近算法来检测危险目标，能够有效地去除虚警。
[0013]测距测速:首先线性调制信号对载波进行频率调制，并把调制后的信号送到0/ π相位调制器，调相器的另一个输入信号为脉间伪随机二相码信号，它是通过伪随机码产生器产生的伪随机码对高频脉冲调制的结果，复合调制后的信号由天线向外辐射；回波信号和调频载波信号同时加到混频器，得到差频信号，经过视频放大后，便可以得到受线性调频信号调制的伪随机二相码信号与多普勒信号的乘积项；经恒虚警放大器处理后，与本地延迟伪随机二相码相关，得到受多普勒综合项调制的相关输出，经多普勒滤波，即可以得到关于目标的距离信息和多普勒信息；再经过信号处理，产生启动信号，触发执行机构。
[0014]本【具体实施方式】的工作原理:回波信号由两路接收天线经时分复用的单刀两掷开关加到高放、混频器，产生中频信号中频信号经放大滤波送到信号处理单元，由信号处理单元计算目标的距离方位和相对速度等测量信息，并将测量信息通过串行通信方式送到上位机进行显示和进一步的处理。信号处理板包括五个部分，分别为A/D采集模块，可编程逻辑门阵列FPGA、数字信号处理器和系统控制处理器。其中A/D采集模块主要完成信号阻抗变换和模数转换的功能。FPGA主要完成对A/D模块、DDS和SDRAM的逻辑和时序控制，另外还要完成数字滤波、信号的FFT分析、相关运算和雷达信号的形成。DSP的功能是完成系统的控制和目标跟踪功能。系统控制处理器主要完成系统的控制时序和与上位机的通信。
[0015]频段选择:我国目前规定车用防碰撞雷达的工作频率为K波段和mm波段，具体频率K波段:(24.00~24.25) GHz ；mm波段:(76~77) GHz0根据频率的气象环境特性、天线尺寸和硬件实现等条件，确定K波段为本方案工作频段。
[0016]工作体制:本方案选取一种新体制的雷达信号(PN-coded FMCff)及对应的信号处理方法，在抑制雷达间干扰的同时，可快速计算出多个目标的距离和速度，具有体积小、成本低的优点。
[0017]调制方式:目前雷达常用的信号调制方式主要有脉宽调制、相位编码调制和频率调制三种形式。本方案采用线性调频二相编码体制的信号形式。它是把宽脉冲分成若干个子脉冲，在子脉冲间进行相位编码，在 子脉冲内进行线性调频，形成混合发射信号。
[0018]天线设计:天线形式选择:为减小体积，选用微带平面，一发两收三个天线，三个天线间隔离:≥30dB
[0019]信号处理设计:信号处理在雷达系统中处于十分重要位置，特别是软件。本系统主要采用了 DSP技术实现功能，其特点体现在:1、采用逻辑航迹起始算法来计算起始航迹，利用波门法进行航迹跟踪。2、采用了动目标检测(MTD)处理方法。为移动目标改善因子，降低检测虚警率，3、为了使杂波引起的目标检测，即恒虚警保持在一个较低的可接受水平，采用了两维CFAR信号检测方法，保证统稳定工作。
[0020]本【具体实施方式】具有以下有益效果:它采用DDS和上变频技术为基础产生所需的线性调频及编码信号，使得频率稳定精准，从而提高了测量精度。接收机采用一次变频技术，避免直流附近的杂散对接收信号的干扰，采用了非零中频方案，保证了工作稳定性。选取一种新体制的雷达信号(PN-coded FMCff)及对应的信号处理方法，可有效抑制雷达间干扰。信号处理上采用了航迹跟踪、MTD、CFAR技术，在实现功能目标的同时，保证了系统稳定可靠工作。
【权利要求】
1.汽车防撞雷达的测量方法，其特征在于它的测量方法为:首先用IOMHz基准信号产生IGHz单点锁相源，作为变频基准信号，同时产生22GHz的单点锁相源；由DDS产生IOOMHz到300MHz的线性调频信号，与IGHz信号混频产生1.1GHz到1.3GHz的线性调频信号，然后与22GHz单点锁相源上变频产生23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号，该信号作为上变频产生发射信号和接收机本振信号的基准信号；23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号与IGHz的基准信号上变频产生频率为24.1GHz到24.3GHz接收机的本振信号；由DDS产生的30MHz相位编码信号，与IGHz基准信号混频产生1030MHz的相位编码信号，然后与23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号上变频产生24.13GHz到24.33GHz的线性调频二相编码信号，由发射天线发射。
2.汽车防撞雷达的测量方法，其特征在于它的测量方法为:由VCO直接产生23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号；作为上变频产生发射信号和接收机本振信号的基准信号；23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号与IGHz的基准信号上变频产生频率为24.1GHz到24.3GHz接收机的本振信号；由DDS产生的30MHz相位编码信号，与IGHz基准信号混频产生1030MHz的相位编码信号，然后与23.1GHz到23.3GHz的线性调频信号上变频产生24.13GHz到24.33GHz的线性调频二相编码信号，由发射天线发射。
3.汽车防撞雷达的测量方法，其特征在于它调制方式采用线性调频二相编码体制的信号形式。它是把宽脉冲分成若干个子脉冲，在子脉冲间进行相位编码，在子脉冲内进行线性调频，形成混合发射信号。
4.汽车防撞雷达的测量方法，其特征在于它信号处理方法:本系统主要采用了DSP技术实现功能，1、采用逻辑航迹起始算法来计算起始航迹，利用波门法进行航迹跟踪；2、采用了动目标检测(MTD)处理方法，为移动目标改善因子，降低检测虚警率；3、为了使杂波引起的目标检测，即恒虚警保持在一个较低的可接受水平，采用了两维CFAR信号检测方法，保证统稳定工作。
【文档编号】G01S13/93GK103472451SQ201310337273
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】何克鉴 申请人:宁波市巴颜喀拉电子有限公司