[發明專利]線性調頻連續波汽車防撞雷達系統及使用方法

有效

• 申請號: 201110180308.5
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102353954A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 蔣留兵;柴林峰;車俐;林和昀;沈翰寧
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01S13/93
• 分類號: G01S13/93;G01S7/02
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

(一)技術領域

本發明涉及汽車預警技術領域，具體為一種線性調頻連續波汽車防撞雷達系統及使用方法。

(二)背景技術

隨著汽車數量的增加，汽車行駛安全問題日益受到重視。汽車結構的增強、安全氣囊的安裝、安全帶的改進等只解決了汽車受到碰撞時的防護。為了真正解決防撞問題，需要安裝雷達系統。

現今市場上適用于近距離低速情況下的倒車防撞雷達比較成熟，也已推廣使用。但用于在汽車正常行駛中探測前方障礙物的前向防撞雷達還難以實際應用。以激光雷達防撞裝置主要缺點是激光易受氣候干擾，在雨或霧中使用會出現嚴重誤報，而能見度差的雨天或霧天才最需要防撞裝置。另外空氣介質對光波的衰減率大，使激光雷達探測距離有限。

已出現有屬于無線電波的線性調頻連續波雷達系統，為了加快處理速度采用了數字信號處理器(DSP)和可編程門陣列的雙處理器(FPGA)。DSP是串行處理結構，擅長解決空間復雜度的問題，而FPGA是并行處理結構，適合解決時間復雜度高的問題。但是目前還沒有一套成熟的算法用以解決DSP和FPGA的分配，也就無法達到FPGA和DSP的資源得以充分的利用。

目前用于軍事的無線電雷達，因無線電穿透力強，空氣介質衰減小，故實時性好，穩定性好，測速測距精度均大幅提高，但若用于汽車防撞系統，需要解決后端的數字信號的高速處理，才能形成完善的實時測速、測距、控制、人機界面體系，輔助駕駛員安全駕駛。另外還得做到體積小、成本低，才能推廣使用。

(三)發明內容

本發明的目的是設計一種線性調頻連續波汽車防撞雷達系統及使用方法，將線性調頻連續波雷達用于汽車防撞系統，采用數字信號處理器和可編程門陣列的雙處理器結構，并設計了時空復雜率平均算法，充分利用和合理分配數字信號處理器和可編程門陣列，使系統高效率工作。

本發明設計的線性調頻連續波汽車防撞雷達系統包括線性調頻連續波雷達信息處理平臺，該信息處理平臺包括數字信號處理器(DSP)和現場可編程門陣列(FPGA)連接組成的雙處理器，數模轉換器、下變頻器、射頻發射天線、模數轉換器、上變頻器、射頻接收天線，射頻接收天線接入下變頻器，射頻信號下變頻為中頻信號，下變頻器的輸出經模數轉換器轉為數字信號接入現場可編程門陣列的輸入端，現場可編程門陣列的輸出端經數模轉換器轉為模擬信號接入上變頻器，上變頻為射頻信號接入射頻發射天線。本發明的現場可編程門陣列含有數字下變頻單元、數字上變頻單元和信息處理算法單元，數字下變頻單元與模數轉換器相連接，將數字中頻信號下變頻為數字基帶信號接入信息處理算法單元，數字上變頻單元與信息處理算法單元的輸出端相接將數字基帶信號上變頻為數字中頻信號接入數模轉換器。

現場可編程門陣列的信息處理算法單元中含有時空復雜率分配模塊，接收的信息數據先進行時空復雜率平均算法，將各種雷達信號處理算法分割分配給現場可編程門陣列或數字信號處理器進行計算處理。

數字信號處理器接有一個隨機存儲器(RAM)，現場可編程門陣列接有雙隨機存儲器(雙RAM)，用于數據暫存，以提高運算速度。現場可編程門陣列的雙隨機存儲器作為高速乒乓緩存器，比單數據緩沖器數據吞吐量提高一倍，提高算法執行效率。

為了增強數據吞吐率，現場可編程門陣列配有串行接口和USB接口(通用串行總線接口)以及普通的I/O(輸入輸出)接口，還增加了PCI總線(外部設備互連總線)接口以及光纖接口，這些的高速接口保證了實時數據的連續性。

現場可編程門陣列內可嵌入軟核處理器NIOS?II，NIOS?II可用作備用CPU，增強FPGA接口功能，如利用NIOS?II制作嵌入式人機交互界面等。

現場可編程門陣列連接上位機，上位機接有人機界面。現場可編程門陣列經所述PCI總線連接微型計算機或者現場可編程門陣列安裝有嵌入式處理器，微型計算機或者嵌入式處理器連接人機界面，還有串行接口、USB接口和光纖接口。微型計算機或者嵌入式處理器可連接報警裝置和/或自動剎車裝置等。

現場可編程門陣列還接有復雜可編程邏輯器件(CPLD)，用于系統加密。