基于组合波形的汽车变道辅助系统的信号处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号处理领域，尤其涉及一种汽车变道辅助系统的信号处理装置。
【背景技术】
[0002] 变道辅助系统也称盲区监测，作为一项汽车智能安全技术，能够通过安装的电子 控制系统，在左右两个后视镜内或者其他地方提醒驾驶者后方安全范围内有无障碍物或来 车，从而消除视线盲区，提高行车安全。
[0003] 目前有代表性的变道辅助系统有以下三类：
[0004] -、奔驰新E级上的变道辅助设备。该装置是通过汽车两侧安装的传感器探知两侧 后方是否有车辆，并将信息通过电脑系统控制，在左右两个后视镜内或者其他地方提醒驾 驶者后方的来车。
[0005] 二、沃尔沃的变道辅助叫盲点信息系统。变道辅助系统采用外后视镜根部的摄像 头会对距离3米宽，9.5米长的一个扇形盲区进行25帧/秒的图像监控，如果有速度大于10公 里/小时，且与车辆本身速度差在20-70公里/小时之间的移动物体(车辆或者行人)进入该 盲区，系统对比每帧图像，当系统认为目标进一步接近时，A柱上的警示灯就会亮起，防止出 现事故。
[0006] 三、奥迪的变道辅助叫侧向辅助系统。这套系统会在车速超过60公里/小时介入， 依靠传感器的帮助，奥迪侧向辅助系统可以探测到侧后方最远50米处的车辆，若此时变道 有潜在危险，后视镜上就会亮起警示灯。
【发明内容】
[0007] 为了对汽车行驶后方，毫米波雷达波束覆盖范围内的目标，实现相对距离、相对速 度以及方向角的解算，本发明提出了一种基于组合波形的汽车变道辅助系统的信号处理装 置。
[0008] 本发明的技术方案是:一种基于组合波形的汽车变道辅助系统的信号处理装置， 所述波形包括恒频波CW和锯齿波FMCW，所述装置包括：
[0009] FFT计算模块，对各段波形，A/D采集到的IQ数据，进行FFT计算；
[0010] 门限检测模块，将各段波形FFT变换后的复数模值做门限检测，输出过门限对应的 复数模值最大的点的位置；
[0011] 多普勒频率值计算模块，计算得到恒频段的多普勒频率值；
[0012] 差频频率值计算模块，计算得到锯齿波段的差频频率值。
[0013] 进一步的，所述装置还包括：
[0014] 相对速度值计算模块，计算相对速度值；
[0015] 相对距离值计算模块，计算相对距离值。
[0016] 进一步的，所述装置还包括:方向角计算模块，计算方向角。
[0017]进一步的，FFT计算模块，对通道1中的第一段恒频波CW、第二段锯齿波FMCW，A/D采 集到的IQ数据，选取各段线性度高的256点数据，分别进行256点FFT，对通道2中的第一段恒 频波CW，A/D采集到的IQ数据，选取各段线性度高的256点数据，分别进行256点FFT;
[0018] 进一步的，门限检测模块进行过门限检测时，设通道1中，第一段恒频波CW，过门限 点的复数模值最大的点的坐标为a，第二段锯齿波FMCW，过门限点的复数模值最大的点的坐 标为b，设通道2中，第一段恒频波CW，过门限点的复数模值最大的点的坐标为c;若过门限的 位置点等于1，则认为其是直流分量，不作为目标判定，直接剔除该位置点。
[0019] 进一步的，多普勒频率值计算模块计算恒频段的多普勒频率值时，通道1中，第一 段恒频波CW，过门限点的复数模值最大的点的坐标为a，根据如下规则，则该点对应的多普 勒频率为fd a，通道2中，第一段恒频波CW，过门限点的复数模值最大的点的坐标为c，根据如 下规则，则该点对应的多普勒频率为fd。；
[0020] 该规则为，若点数为1 < X < 128,判断目标靠近，其对应点上的多普勒频率
若点数为128<x < 256,判断目标远离，其对应点上的多普勒频率
， 其中fs为采样频率。
[0021 ]进一步的，差频频率值计算模块计算锯齿波段的差频频率值时，通道1中，第二段 锯齿波FMCW，过门限点的复数模值最大的点的坐标为b，根据如下规则，则该点对应的差频 频率值为f〇b;
[0022] 该规则为，若点数为1 < y < 128,其对应点上的差频频率值.
；若点数为 128<y < 256,其对应点上的差频频率值
，其中fs为采样频率。
[0023] 进一步的，相对速度值计算模块计算相对速度值时，根据得到的多普勒频率值 fda，计算目标的速度V，计算速度公式为
.，其中，c为光速，f为中心频 率。
[0024] 进一步的，相对距离值计算模块计算相对距离值时，根据恒频段计算得到的多普 勒频率值fda，以及锯齿波段得到的差频频率值f 〇b，计算目标的距离R，计算距离公式为
，其中，T为每一段波形的作用时间，B为调频带宽，fd为多普勒频率值，fo为 差频频率值。
[0025] 进一步的，方向角计算模块计算方向角时，通道1中，第一段恒频波CW过门限点的 位置a，根据如下计算方法计算对应点上的相位值，得到相位矩阵为也，通道2中，第一段恒 频波CW过门限点的位置b，根据如下计算方法计算对应点上的相位值，得到相位矩阵为也； 计算通道1的第一段恒频波CW和通道2的第一段恒频波CW1之间的相位差，根据计算公式
得到相位差矩阵为A t。；根据公式方位 角公式，
得到目标的方向角，其中，d为天线间距，λ为波长。
[0026]有益效果:本发明给出了一种基于恒频波与锯齿波组合波形实现汽车变道辅助系 统的信号处理方法，为相关设计人员提供一种对于波形设计以及目标相关信息解算的新思 路;所述方法，可以实现对单目标的相对距离以及相对速度的检测，同时可以实现对目标方 向角的检测功能。
【附图说明】
[0027]图1基于组合波形的汽车变道辅助系统信号处理流程图；
[0028]图2恒频波CW与锯齿波FMCW在一个扫频周期内的频率变化图。
【具体实施方式】
[0029]实施例1: 一种基于组合波形的汽车变道辅助系统的信号处理装置，所述波形包括 恒频波CW和锯齿波FMCW，本实施例给出了在中心频率f为24.128GHz工作频率下的具体波形 图，第一段波形为恒频波CW，工作频率为24.128GHz，第二段波形为上升的锯齿波FMCW，工作 频率变化范围为从24.128GHz变化到24.278GHz，带宽为150MHz，每一段的周期T为5ms。恒频 波CW与锯齿波FMCW在一个扫频周期范围内的频率变化图如图1所示。
[0030] 本实施例所涉及的装置，主要是对相对速度为80公里/小时，最大探测距离为50m， 最小探测距离为lm的相邻车道上的目标车辆进行检测跟踪。根据探测到的目标的相对速 度、相对距离以及方向角为变道提供警示依据等。
[0031] 所述装置包括:FFT计算模块，对各段波形，A/D采集到的IQ数据，进行FFT计算;优 选的，FFT计算模块对通道1中的第一段恒频波CW、第二段锯齿波FMCW，A/D采集到的IQ数据， 选取各段线性度高的256点数据，分别进行256点FFT，对通道2中的第一段恒频波CW，A/D采 集到的IQ数据，选取各段线性度高的256点数据，分别进行256点FFT。其中，线性度高应该用 指线性度好来表示会更好，线性度好意思就是采集的数据存在一定的线性关系，线性度不 好，就是该段的数据没有呈现出一定的线性关系，表现出的是非线性关系等特点。为了更准 确的分析数据，所以在采集到的数据中只选取呈现出线性关系的部分做FFT分析。
[0032] 门限检测模块，将各段波形FFT变换后的复数模值做门限检测，输出过门限对应的 复数模值最大的点的位置;优选的，门限检测模块进行过门限检测时，设通道1中，第一段恒 频波CW，过门限点的复数模值最大的点的坐标为a，第二段锯齿波FMCW，过门限点的复数模 值最大的点的坐标为b，设通道2中，第一段恒频波CW，过门限点的复数模值最大的点的坐标 为c;若过门限的位置点等于1，则认为其是直流分量，不作为目标判定，直接剔除该位置点。 [0033]多普勒频率值计算模块，计算得到恒频段的多普勒频率值;优选的，多普勒频率值 计算模块计算恒频段的多普勒频率值时，通道1中，第一段恒频波CW，过门限点的复数模值 最大的点的坐标为a，根据如下规则，则该点对应的多普勒频率为fd a，通道2中，第一段恒频 波CW，过门限点的复数模值最大的点的坐标为c，根据如下规