基于多元自感知技术的巡航装置用高性能信号处理系统的制作方法

本发明涉及一种处理系统，具体是指一种基于多元自感知技术的巡航装置用高性能信号处理系统。

背景技术：

车辆是当今社会不可或缺的交通工具，与日俱增的车辆也带来了日益突出的道路拥堵、事故多发、能源浪费、空气污染等问题。随着互联网、物联网等技术的发展，多元自感知技术的应运而生，它综合应用智慧传感、通信网络、嵌入式等技术。该多元自感知技术目前得广泛的应用于汽车对车况和道路交通信息进行全面感知和处理，实现人与车、车与云、车与车等多维交互，使车辆和交通管理愈发智能。其中，多元自感知技术的汽车巡航装置是目前高端汽车使用最多的智能装置，该智能装置能通过红外线摄像头对车辆行驶方向的路面情况进行采集，并通过图像信号处理系统对图像信号进行处理后采用物联网传技术传输给卫星定位系统，卫星定位系统则通过通信网络为驾驶者提供自动巡航。

然而，现有的基于多元自感知技术的巡航装置用高性能信号处理系统存在信号处理效果差，导致卫星定位系统得到的图像数据信号不准确，致使巡航装置不能很好的为汽车进行巡航，从而严重的影响了道路行车安全。

因此，提供一种能提高图像信号处理效果的基于多元自感知技术的巡航装置用高性能信号处理系统则显得优为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有的基于多元自感知技术的巡航装置用高性能信号处理系统存在信号处理效果差的缺陷，本发明提供一种基于多元自感知技术的巡航装置用高性能信号处理系统。

本发明通过以下技术方案来实现：基于多元自感知技术的巡航装置用高性能信号处理系统，主要由处理芯片U，红外线摄像头WS，场效应管MOS1，三极管VT3，正极经电阻R6后与场效应管MOS1的漏极相连接、负极与处理芯片U的SCLK管脚相连接的极性电容C6，P极与场效应管MOS1的栅极相连接、N极经电阻R7后与处理芯片U的SCLK管脚相连接的二极管D3，正极与场效应管MOS1的源极相连接、负极与处理芯片U的PIN管脚相连接的极性电容C7，P极与处理芯片U的SDI管脚相连接、N极经电阻R8后与处理芯片U的SHD管脚相连接的二极管D4，负极与处理芯片U的SHP管脚相连接、正极与三极管VT3的基极相连接的极性电容C8，分别与处理芯片U的VC管脚以及红外线摄像头WS相连接的图像信号预处理电路，串接在图像信号预处理电路与处理芯片U的PIN管脚之间的同步信号调整电路，分别与处理芯片U的PIUT管脚和三极管VT3的发射极相连接的输出信号放大电路，以及串接在输出信号放大电路与处理芯片U的SCLK管脚之间的差分放大电路组成；所述处理芯片U的SDI管脚还与PIN管脚相连接、其SHD管脚还与SHP管脚相连接后接地；所述场效应管MOS1的漏极接地；所述三极管VT3的集电极与处理芯片U的RST管脚相连接；所述处理芯片U的VC管脚与外部的12V直流电源相连接。

所述同步信号调整电路由三极管VT6，三极管VT9，三极管VT10，三极管VT11，正极经电阻R27后与三极管VT8的基极相连接、负极接地的极性电容C18，正极经电阻R26后与极性电容C18的负极相连接、负极接地的极性电容C19，N极与三极管VT8的集电极相连接、P极经电阻R28后与极性电容C18的负极相连接的二极管D11，正极与三极管VT8的基极相连接、负极经电阻R29后与三极管VT8的发射极相连接的极性电容C20，正极与二极管D11的P极相连接、负极与三极管VT9的基极相连接的极性电容C21，P极经电阻R30后与三极管VT9的发射极相连接、N极与极性电容C20的负极相连接的二极管D12，一端与二极管D12的N极相连接、另一端与三极管VT10的发射极相连接后接地的电阻R31，正极经电阻R32后与三极管VT11的集电极相连接、负极与三极管VT10的集电极相连接的极性电容C22，P极与三极管VT10的集电极相连接、N极与三极管VT11的基极相连接的二极管D13，以及一端与三极管VT11的发射极相连接、另一端接地的电阻R33组成；所述极性电容C19的正极还与三极管VT8的基极相连接；所述三极管VT8的基极与图像信号预处理电路相连接；所述三极管VT9的集电极分别与极性电容C18的负极和极性电容C22的正极相连接；所述三极管VT10的基极与二极管D12的P极相连接；所述极性电容C22的正极还与处理芯片U的PIN管脚相连接。

进一步的，所述差分放大电路由放大器，放大器P4，三极管VT7，负电极电阻R16后与放大器P3的正极相连接、正极与处理芯片U的SCLK管脚相连接的极性电容C13，负极与放大器P3的负极相连接、正极顺次经电阻R19和电阻R17后与放大器P3的输出端相连接的极性电容C14，P极经可调电阻R20后与放大器P3的负极相连接、N极与三极管VT7的发射极相连接的二极管D9，正极经电阻R21后与二极管D9的P极相连接、负极经电阻R22后与三极管VT7的基极相连接的极性电容C16，一端与三极管VT7的集电极相连接、另一端接地的电阻R23，正极与放大器P4的负极相连接、负极经电阻R24后与三极管VT7的基极相连接的极性电容C17，P极经电阻R25后与放大器P4的输出端相连接、N极接地的二极管D10，P极与放大器P3的输出端相连接、N极经电阻R18后与放大器P4的输出端相连接的二极管D8，以及正极与二极管D8的N极相连接、负极与放大器P4的正极相连接的极性电容C15组成；所述极性电容C17的负极接地；所述放大器P4的输出端还与输出信号放大电路相连接。

所述图像信号预处理电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，正极与放大器P1的正极相连接、负极与红外线摄像头WS的信号输出级相连接的极性电容C2，一端与放大器P1的负极相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接的电阻R3，正极与放大器P1的负极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的极性电容C4，负极与放大器P1的负极相连接、正极与三极管VT2的基极相连接的极性电容C5，N极经电阻R4后与放大器P1的负极相连接、P极经电阻R5后与三极管VT2的基极相连接的二极管D2，正极与放大器P1的输出端相连接、负极与三极管VT2的发射极相连接的极性电容C3，P极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接、N极与极性电容C3的负极相连接的二极管D1，负极与放大器P1的正极相连接、正极经可调电阻R1后与二极管D1的N极相连接的极性电容C1，以及一端与放大器P1的正电极相连接、另一端与处理芯片U的VC管脚相连接的电感L1组成；所述放大器P1的负电极接地；所述三极管VT1的集电极接地、其发射极与二极管D2的N极相连接；所述三极管VT2的集电极接地、其发射极还与极性电容C22的正极相连接。

所述信号输出放大电路由场效应管MOS2，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，放大器P2，正极经电阻R13后与三极管VT6的发射极相连接、负极经电感L2后与放大器P2的正极相连接的极性电容C11，P极与三极管VT6的基极相连接、N极经电阻R14后与放大器P2的负极相连接的二极管D7，正极经电阻R15后与三极管VT6的集电极相连接、负极与放大器P2的负极相连接后接地的极性电容C12，正极经电阻R10后与三极管VT4的发射极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接的极性电容C10，一端与放大器P2的输出端相连接、另一端与极性电容C11的负极相连接的可调电阻R12，P极经电阻R11后与三极管VT5的集电极相连接、N极与极性电容C11的负极相连接的二极管D6，负极与场效应管MOS2的源极相连接、正极与三极管VT4的基极相连接的极性电容C9，P极与放大器P4的输出端相连接、N极与场效应管MOS2的源极相连接后接地的二极管D5，以及一端与三极管VT4的集电极相连接、另一端接地的电阻R9组成；所述场效应管MOS2的漏极与放大器P4的输出端相连接、其栅极与三极管VT5的发射极相连接；所述三极管VT5的集电极还与三极管VT6的发射极相连接、其基极与处理芯片U的POUT管脚相连接；所述三极管VT6的发射极还与三极管VT3的发射极相连接；所述三极管VT4的发射极还与二极管D6的N极相连接；所述放大器P2的输出端作为信号输出放大电路的输出端。

为了本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了XRD4460集成芯片来实现。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明能对图像信号中的低频干扰信号进行消除或抑制，并能对抗干扰处理后的图像频点进行放大，使图像的频点更平稳；并且本发明还能对图像数据信号中的图像数据信号的相位和频率进行放大，从而提高了本发明对图像信号处理的效果，有效的确保了卫星定位系统接收的图像数据信号的准确性，使巡航装置能很好的为汽车进行巡航，从而确保了道路行车安全。

(2)本发明能对图像信号中的行振荡和场振荡以及场分频信号进行调整，使它们的频率和相位与输入信号一致，从而确保了本发明对图像信号处理的准确性。

(3)本发明能对图像信号的频点的耐压性和动态范围进行调整，并且能将电流信号的中间零点偏移控制在0.5nA以内，使信号的静态工作点保持稳定，从而提高了本发明对图像信号处理的效果。

(4)本发明的处理芯片U则优先采用了了XRD4460集成芯片来实现，该芯片与外围电路相结合，能有效的提高本发明的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的差分放大电路的电路结构示意图。

图3为本发明的同步信号调整电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明主要由处理芯片U，红外线摄像头WS，场效应管MOS1，三极管VT3，电阻R6，电阻R7，电阻R8，极性电容C6，极性电容C7，极性电容C8，二极管D3，二极管D4，同步信号调整电路，差分放大电路，图像信号预处理电路，以及输出信号放大电路组成。

连接时，极性电容C6的正极经电阻R6后与场效应管MOS1的漏极相连接，负极与处理芯片U的SCLK管脚相连接。二极管D3的P极与场效应管MOS1的栅极相连接，N极经电阻R7后与处理芯片U的SCLK管脚相连接。极性电容C7的正极与场效应管MOS1的源极相连接，负极与处理芯片U的PIN管脚相连接。

同时，二极管D4的P极与处理芯片U的SDI管脚相连接，N极经电阻R8后与处理芯片U的SHD管脚相连接。极性电容C8的负极与处理芯片U的SHP管脚相连接，正极与三极管VT3的基极相连接。图像信号预处理电路分别与处理芯片U的VC管脚以及红外线摄像头WS相连接。同步信号调整电路串接在图像信号预处理电路与处理芯片U的PIN管脚之间。输出信号放大电路分别与处理芯片U的PIUT管脚和三极管VT3的发射极相连接。差分放大电路串接在输出信号放大电路与处理芯片U的SCLK管脚之间。

所述处理芯片U的SDI管脚还与PIN管脚相连接、其SHD管脚还与SHP管脚相连接后接地；所述场效应管MOS1的漏极接地；所述三极管VT3的集电极与处理芯片U的RST管脚相连接；所述处理芯片U的VC管脚与外部的12V直流电源相连接。

实施时，为了本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了XRD4460集成芯片来实现，该XRD4460集成芯片为图像信号处理芯片。所述的红外线摄像头WS则优先采用了赛特美的STM-798红外线摄像头来实现。同时，所述的场效应管MOS1，三极管VT3，电阻R6，电阻R7，电阻R8，极性电容C6，极性电容C7，极性电容C8，二极管D3和二极管D4则形成了消磁电路，该电路能对处理芯片U外围的电磁干扰信号进行消除或抑制，使处理芯片U在对图像信号进行处理时不会受到外界的电磁干扰，有效的提高了处理芯片U对信号处理的准确性。所述的输出信号放大电路的输出端在实施时则通过数据线与巡航装置的无线信号发射器的信号输入端相连接。

进一步地，所述图像信号预处理电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，可调电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C4，极性电容C5，二极管D1，以及二极管D2组成。

连接时，极性电容C2的正极与放大器P1的正极相连接，负极与红外线摄像头WS的信号输出级相连接。电阻R3的一端与放大器P1的负极相连接，另一端与三极管VT1的基极相连接。极性电容C4的正极与放大器P1的负极相连接，负极与三极管VT1的基极相连接。极性电容C5的负极与放大器P1的负极相连接，正极与三极管VT2的基极相连接。二极管D2的N极经电阻R4后与放大器P1的负极相连接，P极经电阻R5后与三极管VT2的基极相连接。

同时，极性电容C3的正极与放大器P1的输出端相连接，负极与三极管VT2的发射极相连接。二极管D1的P极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接，N极与极性电容C3的负极相连接。极性电容C1的负极与放大器P1的正极相连接，正极经可调电阻R1后与二极管D1的N极相连接。电感L1的一端与放大器P1的正电极相连接，另一端与处理芯片U的VC管脚相连接。

所述放大器P1的负电极接地；所述三极管VT1的集电极接地，其发射极与二极管D2的N极相连接；所述三极管VT2的集电极接地，其发射极还与极性电容C22的正极相连接。

更进一步地，所述信号输出放大电路由场效应管MOS2，三极管VT4，三极管VT5，三极管VT6，放大器P2，电阻R9，电阻R10，电阻R11，可调电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，极性电容C9，极性电容C10，极性电容C11，极性电容C12，二极管D5，二极管D6，二极管D7，以及电感L2组成。

连接时，极性电容C11的正极经电阻R13后与三极管VT6的发射极相连接，负极经电感L2后与放大器P2的正极相连接。二极管D7的P极与三极管VT6的基极相连接，N极经电阻R14后与放大器P2的负极相连接。极性电容C12的正极经电阻R15后与三极管VT6的集电极相连接，负极与放大器P2的负极相连接后接地。极性电容C10的正极经电阻R10后与三极管VT4的发射极相连接，负极与放大器P2的输出端相连接。

同时，可调电阻R12的一端与放大器P2的输出端相连接，另一端与极性电容C11的负极相连接。二极管D6的P极经电阻R11后与三极管VT5的集电极相连接，N极与极性电容C11的负极相连接。极性电容C9的负极与场效应管MOS2的源极相连接，正极与三极管VT4的基极相连接。二极管D5的P极与放大器P4的输出端相连接，N极与场效应管MOS2的源极相连接后接地。电阻R9的一端与三极管VT4的集电极相连接，另一端接地。

所述场效应管MOS2的漏极与放大器P4的输出端相连接，其栅极与三极管VT5的发射极相连接；所述三极管VT5的集电极还与三极管VT6的发射极相连接，其基极与处理芯片U的POUT管脚相连接；所述三极管VT6的发射极还与三极管VT3的发射极相连接；所述三极管VT4的发射极还与二极管D6的N极相连接；所述放大器P2的输出端作为信号输出放大电路的输出端并则通过数据线与巡航装置的无线信号发射器的信号输入端相连接。

如图2所示，所述差分放大电路由放大器，放大器P4，三极管VT7，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，可调电阻R20，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，极性电容C13，极性电容C14，极性电容C15，极性电容C16，极性电容C17，二极管D8，二极管9，以及二极管D10组成。

连接时，极性电容C13的负电极电阻R16后与放大器P3的正极相连接，正极与处理芯片U的SCLK管脚相连接。极性电容C14的负极与放大器P3的负极相连接，正极顺次经电阻R19和电阻R17后与放大器P3的输出端相连接。二极管D9的P极经可调电阻R20后与放大器P3的负极相连接，N极与三极管VT7的发射极相连接。

其中，极性电容C16的正极经电阻R21后与二极管D9的P极相连接，负极经电阻R22后与三极管VT7的基极相连接。电阻R23的一端与三极管VT7的集电极相连接，另一端接地。极性电容C17的正极与放大器P4的负极相连接，负极经电阻R24后与三极管VT7的基极相连接。二极管D10的P极经电阻R25后与放大器P4的输出端相连接，N极接地。

同时，二极管D8的P极与放大器P3的输出端相连接，N极经电阻R18后与放大器P4的输出端相连接。极性电容C15的正极与二极管D8的N极相连接，负极与放大器P4的正极相连接。所述极性电容C17的负极接地；所述放大器P4的输出端还与输出信号放大电路相连接。

如图3所示，所述同步信号调整电路由三极管VT8，三极管VT9，三极管VT10，三极管VT11，电阻R26，电阻R27，电阻R28，电阻R29，电阻R30，电阻R31，电阻R32，电阻R33，极性电容C18，极性电容C19，极性电容C20，极性电容C21，极性电容C22，二极管D11，二极管D12，以及二极管D13组成。

连接时，极性电容C18的正极经电阻R27后与三极管VT8的基极相连接，负极接地。极性电容C19的正极经电阻R26后与极性电容C18的负极相连接，负极接地。二极管D11的N极与三极管VT8的集电极相连接，P极经电阻R28后与极性电容C18的负极相连接。极性电容C20的正极与三极管VT8的基极相连接，负极经电阻R29后与三极管VT8的发射极相连接。

其中，极性电容C21的正极与二极管D11的P极相连接，负极与三极管VT9的基极相连接。二极管D12的P极经电阻R30后与三极管VT9的发射极相连接，N极与极性电容C20的负极相连接。电阻R31的一端与二极管D12的N极相连接，另一端与三极管VT10的发射极相连接后接地。

同时，极性电容C22的正极经电阻R32后与三极管VT11的集电极相连接，负极与三极管VT10的集电极相连接。二极管D13的P极与三极管VT10的集电极相连接，N极与三极管VT11的基极相连接。电阻R33的一端与三极管VT11的发射极相连接，另一端接地。

所述极性电容C19的正极还与三极管VT8的基极相连接；所述三极管VT8的基极与图像信号预处理电路相连接；所述三极管VT9的集电极分别与极性电容C18的负极和极性电容C22的正极相连接；所述三极管VT10的基极与二极管D12的P极相连接；所述极性电容C22的正极还与处理芯片U的PIN管脚相连接。

运行时，该图像信号处理系统的图像信号预处理电路中的极性电容C1、极性电容C2、可调电阻R1、电阻R2和二极管D1形成的滤波电路能对图像信号中的低频干扰信号进行消除或抑制；放大器P1、三极管VT1和三极管VT2形成的三运放大电路则对滤波后的图像信号的图像频点进行放大，使图像的频点更平稳。同时，该图像信号处理系统的信号输出放大电路中的三极管VT4、极性电容C9、极性电容C10、二极管D6和三极管VT5形成的低频放大电路，放大器P2、极性电容C11、三极管VT6、和极性电容C12形成的低频放大电路，低频放大电路和低频放大电路共同形成了信号输出放大电路，该信号输出放大电路能对图像数据信号中的图像数据信号的相位和频率进行放大，从而提高了本发明对图像信号处理的效果，有效的确保了卫星定位系统接收的图像数据信号的准确性，使巡航装置能很好的为汽车进行巡航，从而确保了道路行车安全。

同时，本发明在输出信号放大电路与处理芯片U的SCLK管脚之间设置了差分放大电路，该差分放大电路中的调电阻R20是三极管VT7的发射极电阻，或称射极电阻，可调电阻R20作用是稳定静态工作点，对零漂做进一步的仰制，且能将电流信号的中间零点偏移控制在0.5nA以内，使信号的静态工作点保持稳定。三极管VT7常用等效内阻极大的放大器来代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。极性电容C14用来补偿可调电阻R20两端的直流压降，并可扩大输出电流信号的范围，使两基极的静态电位为零。同时，放大器P3和放大器P4形成了二阶放大器，该二阶放大器能对图像信号的频点的耐压性和动态范围进行调整，使图像信号的频点更稳定，从而该该差分放大电路能有效的提高本发明对图像信号处理的效果。

其中，为了能对图像信号中的行振荡和场振荡以及场分频信号进行调整，使它们的频率和相位与输入信号一致，本发明在图像信号预处理电路与处理芯片U的PIN管脚之间设置了同步信号调整电路。该同步信号调整电路接收的图像信号通过隔离电阻R26、极性电容C18、二极管D11加到三极管VT8的基极上。在未加信号时，三极管VT8截止，当同步脉冲到来时，二极管D11、三极管VT8均导通，极性电容C18被充电，由于充电时间常数小，极性电容C18上充有接近同步脉冲幅值的电压。同步头过去之后，极性电容C18经电阻R27放电，时间常数较大且放电很慢，所以在极性电容C18上存在一个对三极管VT8而言的反偏压。它使三极管VT8在扫描正程期间保持截止，从而三极管VT8集电极分离出负极性的行、场复合信号同步脉冲，并自动对信号中的行振荡和场振荡以及场分频信号进行调整，使它们的频率和相位与输入信号一致。

同时，本发明的处理芯片U则优先采用了了XRD4460集成芯片来实现，该芯片与外围电路相结合，能有效的提高本发明的稳定性和可靠性。如上所述，便可以很好的实现本发明。