一种汽车防撞雷达系统及采用其的多目标识别算法_2

文档序号:9545984阅读:来源:国知局
C电路进行模数转换后得到 数字量的信号幅值,输入数据处理模块15中进行放大参数的计算,通过数据处理模块15中 的DAC电路进行数模转换成模拟量的控制信号,反馈给中频信号处理模块14中的可调增益 放大器完成含干扰的中频信号的放大处理。
[0037] 优选的,本发明所述汽车防撞雷达系统检测目标的测距范围为0-150m,测速范围 为0-220 km/h,误差允许范围为± 10%;FMCW/FSK双功能雷达12的中心频率为10-90GHZ, 波长为3-30mm,载波带宽为5-200MHZ,调谐灵敏度为100-400MHz/V。调制信号的调制周期 为 4-400us。
[0038] 有益效果: 针对现有防撞雷达虽然可以同时测量多个运动目标,但当多目标间相对静止时则不能 准确量的技术难题,本发明针对同时有效识别和检测静止与/或运动状态的单个或多个目 标的需求,在不增加硬件成本与计算量的基础上,结合FMCW雷达和FSK雷达各自的优点,提 出了一种汽车防撞雷达系统及采用其的多目标识别算法,可满足检测静止与运动状态的单 个或多个目标的精度与效率要求。
[0039] 本发明针对目前汽车防撞系统中常用的FMCW雷达在同时有效识别和检测静止与 运动状态的多目标方面的不足,基于FSK雷达的联合作用,提出一种雷达系统结构及其算 法。该算法采用在一个调制周期内,由一段适用于FMCW雷达调制的波形波段和另一段适用 于FSK雷达调制的波形波段组合的调制方式,利用调制信号频率的周期性变化特征分别对 静止状态和/或运动状态的单目标或多目标实现有效的距离和速度检测,且不增加硬件成 本与计算量。
[0040] 本发明结合FMCW雷达和FSK雷达的调制特点,当目标出现时,雷达系统通过调制 信号的前半周期和后半周期可以有效识别相对静止和/或相对运动状态的单个或多个目 标,进行相应的滤波处理和数据处理后,可得到所需的距离速度信息。同时,本发明在不增 加计算量和硬件成本的情况下,与单使用调频连续波雷达调制的系统相比,可使多目标检 测匹配明确,与单使用频移键控雷达调制的系统相比,可同时测量静止与运动状态的目标 参数,使雷达系统可同时有效识别和检测静止与运动状态的单个或多个目标。
[0041] 本发明利用Matlab对所提出的算法进行了仿真与验证,表明该算法不仅能准确 捕捉所探测目标,并且在测量中有着较高的精度,适用于汽车防撞雷达在行驶中的测量。
【附图说明】
[0042] 图1为本发明结构的原理框图。
[0043] 图2为本发明的雷达调制信号图。
[0044] 图3为本发明雷达系统发现静止状态下距离30m和90m二目标后得到的仿真频谱 图。由图3可见,在9. 766KHz和29. 88KHz处傅里叶变换出现峰值,可以求得此时的距离为 29. 298m和89. 64m,与实际距离的误差分别为2. 3%和4. 4%,均在误差允许范围内。
[0045] 图4为本发明雷达系统发现运动状态下,距离10m、速度18. 5m/s和距离100m、速 度36m/s二目标后得到的未解调仿真频谱图。
[0046] 图5为将图4中运动状态下10m、速度18. 5m/s的目标解调后得到的信号波形图。
[0047] 图6为将图4中运动状态下100m、速度36m/s的目标解调后得到的信号波形图。
[0048] 图7为本发明放大参数反馈流程图。
【具体实施方式】
[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0050] 参见图1,一种汽车防撞雷达系统,包括调制电路11、调制模式控制器17、调频连 续波FMCW/频移键控FSK双功能雷达12、雷达体制切换器16、射频前端13、中频处理模块 14、数据处理模块15。其中, 调制电路11负责产生适用于FMCW雷达的调制波形波段和适用于FSK雷达的调制波形 波段。
[0051 ] 调制模式控制器17负责控制调制电路11。调制模式控制器17按接收到的时间指 令使调制电路11的输出信号在一周期内,既包括一段适用于FMCW雷达的调制波形波段,又 包括一段适用于FSK雷达的调制波形波段,换言之,适用于FMCW雷达的调制波形波段和适 用于FSK雷达的调制波形波段组合为一个周期的重复调制波形。
[0052] 雷达体制切换器16负责与调制模式控制器17同步,雷达体制切换器16按接收到 的时间指令切换FMCW/FSK双功能雷达12的工作体制。
[0053] FMCW/FSK双功能雷达12负责具有FMCW雷达和FSK雷达双功能,产生调制信号。
[0054] 射频前端13负责将FMCW/FSK双功能雷达12输出的调制信号通过压控振荡器输 出发射信号,与发现目标后获得的回波信号在混频器中混频,输出含干扰的中频信号。
[0055] 中频处理模块14负责将射频前端输出的含干扰的中频信号进行放大滤波等处 理,输出有效中频信号。
[0056] 数据处理模块15负责按调制模式输出时间指令给调制模式控制器17和雷达体制 切换器16。将有效中频信号进行时域频域等计算分析,获得所需的目标距离速度信息。将 计算信息反馈给中频处理模块14,控制含干扰的中频信号的放大增益。
[0057] 调制电路11的输入端与调制模式控制器17的输出端相连接。
[0058] 调制电路11输出端、雷达体制切换器16的输出端分别与FMCW/FSK双功能雷达12 的输入端相连接。
[0059] FMCW/FSK双功能雷达12的输出端经射频前端13与中频处理模块14的输入端相 连接。
[0060] 中频处理模块14与数据处理模块15连接,并双向通信。
[0061] 数据处理模块15的输出端分别与雷达体制切换器16和调制模式控制器17的输 入端相连接。
[0062] 调制模式控制器17与雷达体制切换器16连接,并双向通信。
[0063] 进一步说,射频前端13包括压控振荡器和混频器。
[0064] 中频处理模块14包括滤波电路、可调增益放大器、峰值检波电路、ADC电路。
[0065] 数据处理模块15包括DAC电路、FIFO电路、由DSP或FPGA为核心的数据处理器 电路。
[0066] 采用本发明所述汽车防撞雷达系统的多目标识别算法,按如下步骤进行: 步骤1 :按人工设定的调制模式,通过数据处理模块15向调制模式控制器17输入设定 时间指令。由调制模式控制器17控制调制电路11,按调制模式控制器17接收到的时间指 令使调制电路11的输出信号在一周期内,且该输出信号包括一段适用于FMCW雷达的调制 波形波段,和一段适用于FSK雷达的调制波形波段,换言之,适用于FMCW雷达的调制波形波 段和适用于FSK雷达的调制波形波段组合为一个周期的重复调制波形。
[0067] 步骤2 :按人工设定的调制模式,通过数据处理模块15向雷达体制切换器16输入 设定时间指令,使雷达体制切换器16与调制模式控制器17同步,按接收到的时间指令切换 FMCW/FSK双功能雷达12的工作体制。
[0068] 步骤3 :在步骤1中,调制电路11产生的调制波形输入步骤2控制后的FMCW/FSK 双功能雷达12的传感器,得到调制信号。
[0069] 步骤4 :通过射频前端13将步骤3所得的调制信号转换成含干扰的中频信号。所 述含干扰的中频信号为含所需目标距离速度等信息的,但同时含有高频杂波项和受到噪声 干扰及幅值微小的中频信号。
[0070] 步骤5 :通过中频处理模块14对步骤4所得的中频信号处理,得到有效中频信号。 所述有效中频信号为经过滤除高频杂波项、噪声干扰并经过放大后,可以用于计算的中频 信号。
[0071] 步骤6:通过数据处理模块15对由步骤5所得有效中频信号分析处理,得到所需 的相对静止和相对运动状态的单个或多个目标的距离速度信息。通过数据处理模块15对 步骤4所得含干扰的中频信号的放大参数进行计算,并将此参数反馈到中频信号处理模块 14〇
[0072] 进一步说,在步骤1中,人工设定的调制模式为同时具有FMCW雷达和FSK雷达的 调制特点。其中,适用于FMCW雷达的调制波形为锯齿波、三角波、或锯齿波与三角波的组合 波,适用于FSK雷达的调制波形为阶跃波形。
[0073] 在步骤3中,含有一段适用于FMCW雷达调制波形的波段和一段适用于FSK雷达调 制波形的波段的调制信号的公
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