专利名称：基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制系统与方法
技术领域：
本发明涉及一种基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制系统与方法，属于雷达、通信和汽车电子技术领域。
背景技术：
汽车防撞雷达探测汽车前方一定距离内单个或者多个目标与本车的距离、速度、方位角，并根据预警规则在危险情况出现时发出报警信号，提示驾驶员采取措施，保障行车安全。汽车防撞雷达一般采用三角波线性调频体制工作，工作频段在35GHz、60GHz、77GHz等毫米波频段，这些频段的雷达的突出优点是分辨率高，电磁波的穿透能力强，特别适用于道路安全的状況。 近年来，随着社会对汽车安全问题的日益关注以及汽车主动防撞技术研究的日益深入，以汽车防撞雷达为基础的汽车主动防碰撞控制系统已成为研究的主流方向。然而，当前对于汽车主动防碰撞控制系统的研究和测试都是基于单车系统。可以预见到，当汽车主动防碰撞控制系统实现产品化并推广应用后，就不可避免的会出现多部装载有汽车主动防碰撞控制系统的车辆相遇的情況。若没有相应的抑制措施，就有可能会出现不同车辆之间信号的干扰，尤其是当两部车迎头相对行驶时，汽车主动防碰撞控制系统中汽车防撞雷达的雷达接收机可能会收到较强的对面车辆上雷达的发射信号，在这种情况下可能会导致汽车防撞雷达系统中的雷达接收机饱和，使真实目标湮没在虚假目标中，汽车主动防碰撞控制系统失效。
发明内容
本发明的目的是为解决在多辆汽车同时具备汽车防撞雷达情况下，本车汽车防撞雷达系统出现雷达接收机饱和，导致汽车主动防碰撞系统失效的问题，提出一种基于信道监听机制的多汽车雷达冲突抑制系统及方法，利用当前雷达接收机对接收信号的分析，可以确定周围其他雷达系统所发射信号的频段，从而将本系统射频信号频率设定在某一未被占用频段上，以达到抑制冲突的目的。本发明是通过以下技术方案实现的。本发明中的基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制系统中的各个汽车防撞雷达系统采用中断连续波线性调频体制。基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制方法采用雷达发射机开关控制雷达信号的发射与关闭，在雷达发射机关闭时间内，接收机的信道频率分析単元对接收到的外部信号进行频谱分析即在汽车防撞雷达使用频带范围内进行搜索，当发现频带内有其他汽车防撞雷达系统发射的雷达信号时，雷达时序控制系统发出控制信号使扫频信号单元将当前雷达发射频率调整到空闲频率发射，从而有效避免了系统中各雷达间的相互干扰。—种基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制系统，包括雷达发射装置、雷达接收装置、雷达时序控制模块、雷达信号处理与显示单元以及信道频率分析系统。
所述雷达发射装置包括扫频信号产生单元、功率放大单元、开关以及发射天线。其中，开关、扫频信号产生单元、功率放大单元以及发射天线依次相连，时序控制系统的输出连接至开关，雷达时序控制模块的输出也接入了发射天线前端的开关。所述雷达发射装置完成在雷达时序控制模块的控制下，在受控时间、频段发射扫频信号的功能。所述雷达接收装置包括接收天线、雷达接收通道以及复用器。接收天线的输出送入雷达接收通道，雷达接收通道的输出在雷达时序模块的控制下经由复用器分为两路，一路送入信道频率分析系统，一路送入雷达信号处理与显示单元。
所述雷达接收装置完成在雷达时序控制模块的控制下对空间中的信号进行采集接收，并将采集接收到的信号输出到雷达信号处理与显示单元和信道频率分析系统中的功倉^:。所述雷达时序控制模块包含综合控制器、发射装置控制器和接收装置控制器，发射装置控制器和接收装置控制器分别与综合控制器相连。雷达时序控制模块输出分为两组，一路为发射装置控制器输出到雷达发射装置，控制雷达发射装置的开关以及扫频信号产生单元；一路为接收装置控制器输出到雷达接收装置。雷达时序控制模块的输入为信道频率分析系统的输出，连接到雷达时序控制模块的综合控制器。所述的雷达时序控制模块中的综合控制器接收信道频率分析系统的输出信息，并根据其输出控制发射装置控制器和接收装置控制器工作。接收装置控制器接收综合控制器的命令，控制雷达接收装置复用器，从而确定雷达接收装置数据流向。发射装置控制器接收综合控制器的命令，并完成对雷达发射装置时序和发射频段控制的功能。所述雷达信号处理与显示单元包括雷达回波信号处理模块、GPS模块、预警模块以及动态显示模块。雷达回波信号处理模块、GPS模块以及动态显示模块与虚警模块相连。雷达回波信号处理模块的输入与雷达接收装置相连。所述雷达信号处理与显示单元完成对回波信号进行处理，以计算出预警目标的方位角、距离、速度等物理信息，并结合GPS模块提供的地理信息和判决条件实现对虚假预警目标的排除。最終将处理所得信息在动态显示模块上予以显示井根据预警规则发出相应安
全警告。所述信道频率分析系统包括信号谱估计模块，判决控制模块。信号谱估计模块、判决控制模块依次相连。信号谱估计模块输入端连接雷达接收装置的输出，判决控制模块的输出连接雷达时序控制模块。所述信道频率分析系统接收来自雷达接收装置的监听信号，并对其进行频谱分析，找出空闲频段，将频段信息输出到雷达时序控制模块中。本发明的一种基于信道监听机制的多汽车雷达冲突抑制方法，在上述一种基于信道监听的多汽车雷达冲突抑制系统基础上，其具体工作过程如下步骤一、汽车自身的雷达接收装置在雷达时序控制系统的控制下，通过雷达接收装置中的接收天线接收当前多雷达系统环境下的其他雷达所发出的射频信号。步骤ニ、将步骤一接收的雷达射频信号送入信道频率分析系统，对收到的时域信息进行谱估计，将每个频率与一个预设门限进行比较，判定频率是否已被其他雷达所占用，将未被占用的频率信息输出到雷达时序控制模块中。
步骤三、在雷达时序控制系统的控制下，雷达发射装置中的扫频信号产生单元生成未被占用频段的射频信号。步骤四、步骤三输出的未被占用频段的射频信号经由各组雷达发射装置中的功率放大器放大后发射出去。步骤五、汽车自身的雷达接收装置接收步骤四的射频信号回波信号，经雷达接收装置中处理后，产生数字基带信号。步骤六、将步骤五产生的数字基带信号送入雷达信号处理与显示单元中的雷达回波信号处理模块进行数字信号处理，得到真实的预警目标的距离、速度、方位等信息。步骤七、雷达信号处理与显示单元中的预警模块结合GPS模块采集到的地理信息，结合雷达回波信号处理模块输出的目标信号，排除虚假目标，将最終的预警目标信息在动态显示模块上予以显示和警告。 有益效果本发明的汽车防撞雷达系统依靠其信道频率分析単元可以对外部电磁环境进行监测分析，并控制雷达发射模块选择空闲频率进行发射，这种方式可以有效应对多部汽车同时装备汽车防撞雷达的情况，防止多部汽车防撞雷达之间相互干扰。
图I为本发明的基于信道监听机制的多汽车雷达冲突抑制系统的组成示意图；图2为本发明的基于信道监听机制的多汽车雷达冲突抑制系统的系统组成结构图；图3为本发明实施例I中的扫频信号控制时序。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进ー步说明。基于信道监听机制的多汽车雷达冲突抑制系统实施例I图I为本发明和实施例的总体结构图，具体包括雷达收发装置、时序控制系统、信道频率分析系统和雷达信号处理与显示单元。图2为本发明及实施例的基于总体结构图的具体系统组成框图，从图2中可以看出，本实施例中的各模块组成为雷达时序控制模块包含综合控制器、发射装置控制器和接收装置控制器；信道频率分析系统包括信号谱估计模块，判决控制模块；雷达信号处理与显示单元包括雷达回波信号处理模块、GPS模块、预警模块以及动态显示模块；雷达接收装置包括接收天线、雷达接收通道以及复用器；雷达发射装置包括扫频信号产生单元、功率放大单元、开关以及发射天线。其中雷达时序控制模块、信道频率分析系统以及雷达信号处理与显示单元中的预警模块、雷达回波信号处理模块由VerilogHDL语言在Altera公司的CycloneIII的FPGA上编写实现，雷达信号处理与显示单元中的动态显示模块由RGB显示屏以及Cyclone III FPGA内部逻辑实现,GPS模块由SiRF3模块实现，雷达发射装置和雷达接收装置由SIVERSIMA生产的W波段收发模块实现。本实施例中的雷达发送和接收装置均工作于77GHz频段，系统中的汽车雷达采用中断连续波调频体制，雷达发射和接收装置及信道频率分析系统均在时序控制系统的控制下工作。带有周期间隔的三角波调制信号的时域波形如图3所示坐标横轴表示时间，単位为毫秒；坐标纵轴表示频率,单位为GHz。坐标原点表示工作期间的某时刻,设起始时刻为零时刻，发射频率为76. 5GHz。图3中描述了本实施例中的系统在某两个工作周期的工作时序，系统的具体エ作过程为当处于Oms至14ms期间雷达时序控制模块控制雷达发射装置发射三角波调制的线性调频波，扫频范围在76. 5GHz 77. OGHz,且雷达接收装置接收回波信号，并在雷达时序控制模块控制下将接收的信号传送到雷达信号处理与显示单元；当处于14ms 16ms期间，雷达时序控制模块控制雷达发射装置停止发射，雷达接收装置接收空间中的信 号并在雷达时序控制模块的控制下将将接收到的信号数据传送到信道频率分析系统中；当处于16ms 30ms期间，雷达时序控制模块根据信道频率分析系统所反馈的信息，确定77. 6GHz 78. IGHz为空闲频段，控制雷达发射装置发射三角波调制的线性调频波，扫频范围在77. 6GHz 78. 1GHz，且雷达接收装置接收回波信号，并在雷达时序控制模块控制下将接收的信号传送到雷达信号处理与显示单元。当系统处于雷达发射装置发射期间，即图中Oms 14ms或16ms 30ms期间，雷达信号处理与显示单元处理雷达接收装置传递的数据信息，并结合GPS模块获取的地理信息除去虚假目标，并将最終的目标信息显示在动态显示模块上；当系统处于雷达发射装置关闭期间，即图中14ms 16ms期间，信道频率分析系统分析雷达接收装置的接收信号，寻找空闲频段，并将空闲频段信息发送给雷达时序控制模块，雷达时序控制模块依据此信息确定下次雷达发射装置发射信号的频段进行发射，避免了多雷达系统下的相互干扰。本实施例的基于信道监听机制的多汽车雷达冲突抑制系统，经过系统搭建和实际道路测试，不仅实现了射频信号的收发及预警目标的测距、测角和测速，并且有效抑制了多雷达环境下的信号冲突，解决了背景技术中所提及的问题。以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
权利要求
1.基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制系统，其特征在于包括雷达发射装置、雷达接收装置、雷达时序控制模块、雷达信号处理与显示单元以及信道频率分析系统； 所述雷达发射装置包括扫频信号产生单元、功率放大单元、开关以及发射天线；其中，开关、扫频信号产生单元、功率放大单元以及发射天线依次相连，时序控制系统的输出连接至开关，雷达时序控制模块的输出接入开关； 所述雷达接收装置包括接收天线、雷达接收通道以及复用器；接收天线的输出送入雷达接收通道，雷达接收通道的输出在雷达时序模块的控制下经由复用器分为两路，一路送入信道频率分析系统，一路送入雷达信号处理与显示单元； 所述雷达接收装置在雷达时序控制模块的控制下对空间中的信号进行采集接收，并将采集接收到的信号输出到雷达信号处理与显示单元和信道频率分析系统； 所述雷达时序控制模块包含综合控制器、发射装置控制器和接收装置控制器，发射装置控制器和接收装置控制器分别与综合控制器相连；发射装置控制器输出到雷达发射装置；接收装置控制器输出到雷达接收装置； 所述的雷达时序控制模块中的综合控制器接收信道频率分析系统的输出信息；接收装置控制器接收综合控制器的命令，控制雷达接收装置复用器；发射装置控制器接收综合控制器的命令； 所述雷达信号处理与显示单元包括雷达回波信号处理模块、GPS模块、预警模块以及动态显示模块；雷达回波信号处理模块、GPS模块以及动态显示模块与虚警模块相连；雷达回波信号处理模块的输入与雷达接收装置相连； 所述信道频率分析系统包括信号谱估计模块，判决控制模块；信号谱估计模块、判决控制模块依次相连；信号谱估计模块输入端连接雷达接收装置的输出，判决控制模块的输出连接雷达时序控制模块； 所述信道频率分析系统接收来自雷达接收装置的监听信号，并对其进行频谱分析，找出空闲频段，将频段信息输出到雷达时序控制模块中。
2.根据权利要求I所述的基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制系统，其特征在于雷达发射装置、雷达接收装置均工作于77GHz频段。
3.根据权利要求I所述的基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制系统，其特征在于采用中断连续波调频体制。
4.基于权利要求I所述的基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制系统的冲突抑制方法，其特征在于包括如下步骤 步骤一、汽车自身的雷达接收装置在雷达时序控制系统的控制下，通过雷达接收装置中的接收天线接收当前多雷达系统环境下的其他雷达所发出的射频信号； 步骤ニ、将步骤一接收的雷达射频信号送入信道频率分析系统，对收到的时域信息进行谱估计，将每个频率与一个预设门限进行比较，判定频率是否已被其他雷达所占用，将未被占用的频率信息输出到雷达时序控制模块中； 步骤三、在雷达时序控制系统的控制下，雷达发射装置中的扫频信号产生单元生成未被占用频段的射频信号； 步骤四、步骤三输出的未被占用频段的射频信号经由各组雷达发射装置中的功率放大器放大后发射出去；步骤五、汽车自身的雷达接收装置接收步骤四的射频信号回波信号，经雷达接收装置中处理后，产生数字基带信号； 步骤六、将步骤五产生的数字基带信号送入雷达信号处理与显示单元中的雷达回波信号处理模块进行数字信号处理，得到真实的预警目标的距离、速度、方位等信息； 步骤七、雷达信号处理与显示单元中的预警模块结合GPS模块采集到的地理信息，结 合雷达回波信号处理模块输出的目标信号，排除虚假目标，将最終的预警目标信息在动态显示模块上予以显示和警告。
全文摘要
本发明涉及一种基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制系统与方法，属于雷达、通信和汽车电子技术领域。本发明的多汽车防撞雷达冲突抑制系统中，各个汽车防撞雷达系统采用中断连续波线性调频体制。基于信道监听机制的多汽车防撞雷达冲突抑制方法采用雷达发射机开关控制雷达信号的发射与关闭，在雷达发射机关闭时间内，接收机的信道频率分析单元对接收到的外部信号进行频谱分析即在汽车防撞雷达使用频带范围内进行搜索，当发现频带内有其他汽车防撞雷达系统发射的雷达信号时，雷达时序控制系统发出控制信号使扫频信号单元将当前雷达发射频率调整到空闲频率发射，从而有效避免了系统中各雷达间的相互干扰。
文档编号G01S7/36GK102662161SQ20121016609
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者卜祥元, 卢继华, 安建平, 张军, 郑晨 申请人:中山北京理工大学研究院, 北京理工大学, 广东铁将军防盗设备有限公司