一种船用毫米波雷达装置的制作方法

本发明涉及雷达射频，更具体地涉及一种船用毫米波雷达装置。

背景技术：

1、77ghz毫米波雷达作为一种新兴的雷达技术，因其具有全天时、全天候的环境感知能力，近年来广泛应用在汽车辅助驾驶系统和自动驾驶系统中。然而，对于船舶应用的水面场景，因水面环境较为复杂，例如，存在水面水杂波等，当前车用的77ghz毫米波雷达装置并不能够很好的应用于船舶中。

2、鉴于此，有必要提供一种可应用于船舶中且感知可靠性较高的船用毫米波雷达装置以解决上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种可应用于船舶中且感知可靠性较高的船用毫米波雷达装置。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：提供一种船用毫米波雷达装置，包括壳体以及位于壳体内的电气组件，所述电气组件包括：

3、板载微带天线，包括三根发射天线和四根接收天线；

4、射频信号收发单元，与三根所述发射天线和四根所述接收天线连接，以通过所述发射天线对外发射信号，并通过所述接收天线接收返回的发射信号，且对所接收的返回的发射信号进行混频处理，以获得中频模拟信号，采集所述中频模拟信号以获得雷达回波的原始数字信号，并采用雷达处理算法对所述雷达回波的原始数字信号进行处理，获得初始雷达四维点云；

5、惯性测量单元，用于检测船舶的三轴加速度和三轴角速度；

6、信号处理单元，与所述射频信号收发单元和所述惯性测量单元连接，以根据来自惯性测量单元的三轴加速度和三轴角速度对所述初始雷达四维点云进行增强处理，得到最终的雷达四维点云，其中，所述最终的雷达四维点云包括目标的距离、方位角、俯仰角和多普勒速度信息。

7、其进一步技术方案为：四根所述接收天线呈线列阵方式均匀排布，三根所述发射天线等间距排列于同一水平方向上，且三根所述发射天线中的两根所述发射天线在垂直方向上等高排列。

8、其进一步技术方案为：每相邻两所述接收天线的间距为1.95mm，每相邻两所述发射天线在水平方向上的间距为3.896mm。

9、其进一步技术方案为：所述电气组件还包括通讯转换传输单元，所述通讯转换传输单元与信号处理单元连接。

10、其进一步技术方案为：所述雷达处理算法包括：对来源于同一个chirp的雷达回波的原始数字信号沿着距离方向进行第一维傅里叶变换运算，且对来源于不同chirp的雷达回波的原始数字信号沿着多普勒方向进行第二维傅里叶变换运算，得到雷达数据立方体，且对所述雷达数据立方体进行恒虚警检测，得到包含有效目标的单元格，并利用来自四根所述接收天线的数据对包含有效目标的单元格进行相位补偿，进而通过第三维的傅里叶变换获得初始雷达四维点云。

11、其进一步技术方案为：所述壳体包括背板和盖设于所述背板上并与所述背板围合形成有一容置空间的前壳，所述电气组件设置于所述容置空间内，该电气组件还包括有第二电路板和架设于所述第二电路板上的第一电路板，所述射频信号收发单元设置于所述第一电路板上表面，所述板载微带天线与所述第一电路板上的射频信号收发单元连接，所述惯性测量单元设置于所述第二电路板上表面，所述信号处理单元设置于所述第二电路板下表面。

12、其进一步技术方案为：所述壳体内还包括有散热板，所述散热板架设于所述第一电路板上，且靠近所述射频信号收发单元，所述射频信号收发单元和散热板之间填充有导热硅片和导热硅脂。

13、其进一步技术方案为：所述散热板远离所述射频信号收发单元的一侧连接有散热齿条，所述散热齿条底端穿过所述第二电路板并位于所述背板上方，所述背板和所述散热齿条底端之间填充有导热硅片和导热硅脂。

14、其进一步技术方案为：所述背板上设置有环绕所述背板边缘而设置的凸起，所述前壳的侧壁上对应开设有与所述凸起配合的凹槽，且所述前壳和所述背板之间填充有防水胶水。

15、其进一步技术方案为：所述前壳采用pbt-gf30复合材料制成，所述前壳和背板均采用cnc工艺加工，所述背板上表面相对于所述信号处理单元处设置有接触凸台，且所述背板下表面开设有多个散热齿。

16、本发明的有益技术效果在于：与现有技术相比，本发明船用毫米波雷达装置的电气组件内的射频信号收发单元通过三根所述发射天线对外发射信号，且通过四根所述接收天线接收对外发射后返回的发射信号，并对返回的发射信号进行混频处理获得中频模拟信号，采集所述中频模拟信号以获得雷达回波的原始数字信号，并采用雷达处理算法对所述雷达回波的原始数字信号进行处理，获得初始雷达四维点云，而信号处理单元可根据来自惯性测量单元的三轴加速度和三轴角速度对所述初始雷达四维点云进行增强处理，得到最终的雷达四维点云，所述最终的雷达四维点云包括目标的距离、方位角、俯仰角和多普勒速度信息，可知，本发明船用毫米波雷达装置可以直接输出包含探测目标距离、方位角、俯仰角、多普勒速度在内的四维点云信息，通过多维点云信息结合来获知水面环境，可有效降低水面水杂波的影响，提升本发明船用毫米波雷达装置感知的可靠性。

技术特征：

1.一种船用毫米波雷达装置，其特征在于：包括壳体以及位于壳体内的电气组件，所述电气组件包括：

2.如权利要求1所述的船用毫米波雷达装置，其特征在于：四根所述接收天线呈线列阵方式均匀排布，三根所述发射天线等间距排列于同一水平方向上，且三根所述发射天线中的两根所述发射天线在垂直方向上等高排列。

3.如权利要求2所述的船用毫米波雷达装置，其特征在于：每相邻两所述接收天线的间距为1.95mm，每相邻两所述发射天线在水平方向上的间距为3.896mm。

4.如权利要求1所述的船用毫米波雷达装置，其特征在于：所述电气组件还包括通讯转换传输单元，所述通讯转换传输单元与信号处理单元连接。

5.如权利要求1所述的船用毫米波雷达装置，其特征在于：所述雷达处理算法包括：对来源于同一个chirp的雷达回波的原始数字信号沿着距离方向进行第一维傅里叶变换运算，且对来源于不同chirp的雷达回波的原始数字信号沿着多普勒方向进行第二维傅里叶变换运算，得到雷达数据立方体，且对所述雷达数据立方体进行恒虚警检测，得到包含有效目标的单元格，并利用来自四根所述接收天线的数据对包含有效目标的单元格进行相位补偿，进而通过第三维的傅里叶变换获得初始雷达四维点云。

6.如权利要求1所述的船用毫米波雷达装置，其特征在于：所述壳体包括背板和盖设于所述背板上并与所述背板围合形成有一容置空间的前壳，所述电气组件设置于所述容置空间内，该电气组件还包括有第二电路板和架设于所述第二电路板上的第一电路板，所述射频信号收发单元设置于所述第一电路板上表面，所述板载微带天线与所述第一电路板上的射频信号收发单元连接，所述惯性测量单元设置于所述第二电路板上表面，所述信号处理单元设置于所述第二电路板下表面。

7.如权利要求6所述的船用毫米波雷达装置，其特征在于：所述壳体内还包括有散热板，所述散热板架设于所述第一电路板上，且靠近所述射频信号收发单元，所述射频信号收发单元和散热板之间填充有导热硅片和导热硅脂。

8.如权利要求7所述的船用毫米波雷达装置，其特征在于：所述散热板远离所述射频信号收发单元的一侧连接有散热齿条，所述散热齿条底端穿过所述第二电路板并位于所述背板上方，所述背板和所述散热齿条底端之间填充有导热硅片和导热硅脂。

9.如权利要求6所述的船用毫米波雷达装置，其特征在于：所述背板上设置有环绕所述背板边缘而设置的凸起，所述前壳的侧壁上对应开设有与所述凸起配合的凹槽，且所述前壳和所述背板之间填充有防水胶水。

10.如权利要求6所述的船用毫米波雷达装置，其特征在于：所述前壳采用pbt-gf30复合材料制成，所述前壳和背板均采用cnc工艺加工，所述背板上表面相对于所述信号处理单元处设置有接触凸台，且所述背板下表面开设有多个散热齿。

技术总结
本发明公开了一种船用毫米波雷达装置，包括壳体及位于壳体内的电气组件，电气组件包括：板载微带天线，包括三根发射天线和四根接收天线；射频信号收发单元，与发射天线和接收天线连接，以通过发射天线对外发射信号，并通过接收天线接收返回的发射信号，且对返回的发射信号进行混频处理，以获得中频模拟信号，采集中频模拟信号以获得雷达回波的原始数字信号，并采用雷达处理算法对雷达回波的原始数字信号进行处理，获得初始雷达四维点云；惯性测量单元，用于检测船舶的三轴加速度和三轴角速度；信号处理单元，与射频信号收发单元和惯性测量单元连接，以根据三轴加速度和三轴角速度对所述初始雷达四维点云进行增强处理，得到最终的雷达四维点云。

技术研发人员：程宇威,朱健楠,王康泰,池雨豪,虞梦苓
受保护的技术使用者：陕西欧卡电子智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15