[發明專利]一種調頻連續波汽車防撞雷達系統

無效

• 申請號: 201210026664.6
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102788980A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 唐玲;王正鑫;黃利君;徐峰;孟繁宇;李燕紅;王新安;張興
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: G01S13/93
• 分類號: G01S13/93
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明屬于FMCW汽車防撞雷達測距測速技術領域，提出了一種FMCW雷達測距測速系統，可以精確測量較遠范圍內的目標的距離和速度，并靈敏地采取相應措施?

【背景技術】

汽車雷達的研究始于20世紀60年代，早期受元器件的限制發展比較緩慢。隨著集成電路的進步，雷達的制造成本下降。同時順應汽車業的發展，汽車雷達技術迅速興起。根據公路交通汽車事故分析表明：80％以上的車禍是由于司機反應不及時或判斷失誤造成的。計算表明：司機反應遲緩1秒鐘，時速60km的汽車可前進約17m，由此就會產生不堪設想的嚴重后果，若在夜間或是惡劣氣象條件下，能見度低，司機視距短，中高速行駛時很難及時發現前方障礙物并采取必要措施。統計表明：在撞車事故中，45％是司機未看清前方有車，30％雖發現有車但未及時采取措施。根據德國Daimler-Benz公司對汽車事故的研究證明：若司機能提早0.5秒鐘意識到危險并采取措施，可避免迎面碰撞事故30％，追尾事故50％，若提早1秒鐘采取措施則絕大多數事故可避免，因此汽車防撞雷達應運而生。?

防撞雷達系統對于提高交通安全，減少事故損失起到了重要作用，其研究具有極大地現實意義和廣闊的應用前景。而常用的雷達技術中，超聲波雷達雖然價格低廉技術成熟，但器方向性較差，同時使用距離也很短，探測無法產生窄的波束，現多應用于倒車雷達系統中；而激光雷達雖然方向性好，能在某種程度上穿透霧氣和水汽，但容易受到天氣，積塵等的嚴重影響；而微波雷達作用距離比較遠，可達200米，且對雨滴，霧氣，沙塵的穿透力比較強，受不良天氣影響很小，因而應用前景比較大。毫米波的頻率大約為30-300GHz，波長介于1-10mm之間，其波長短，頻帶寬，穿透能力強等等諸多優點，使成為汽車前視雷達的主流技術。?

汽車防撞雷達的工作體制主要分為連續波體制(FMCW)和脈沖體制兩種。脈沖測距的原理比較簡單，雷達向外發射脈沖信號，接受目標反射的回波信號，通過兩者之間的時間差來計算目標距離，根據多普勒頻移來計算目標的徑向速度。脈沖體制適用于遠距離目標，而作用距離為1-200m?的汽車防撞雷達要求脈沖寬度很窄，技術難度很大，同時脈沖方式要求發射峰值功率大，測量多目標困難。?

FMCW雷達由于其射頻前端的復雜性最低，峰值功率低，最小作用距離比較小，中頻帶寬比較低等優勢，在微波雷達中的研究和應用尤為普遍。而由于收發隔離度不好，故常使用收發分離的兩副天線。?

FMCW雷達通過發射天線向外發射一列連續調頻毫米波，利用接收天線接收來自目標的反射信號，根據接收信號與發射信號的時間差來測量目標物體的距離。FMCW雷達已經提出很多年了，但這種雷達由于受泄露調制波的影響，作用距離比較小，速度和距離測量的精度也不高，應對措施也比較呆板單一。?

在本發明中在模擬前端中使用濾波器濾除泄露調制波，利用自動增益放大器放大中頻信號，有效的實現了精確的測速和測距，同時應對不同的測量結果，采取多種不同的措施來提醒駕駛員，有效的防止追尾碰撞的發生。?

【發明內容】

FMCW雷達中頻信號經過濾波，自適應放大等一些處理之后，再經過A/D采樣變成數字信號之后即可進行靈活的數字信號處理，下面所提到的中頻信號都是指數字化之后的信號。為了提高該FMCW汽車防撞雷達系統的性能，本發明提出一系列措施來提高測速測距精度，使系統靈敏有效。?

本發明共包括6個組成部分，分別是雷達傳感器模塊(1)，泄漏調制波濾波模塊(2)、自動增益控制放大模塊(3)、模數轉換模塊(4)、數字信號處理模塊(5)和多種相應反應裝置(6)。雷達傳感器產生調制信號，經過壓控振蕩器后一部分輸送給發射天線，一部分傳至混頻器。天線發出的信號經目標反射后由接收天線接收，接收到的信號傳入混頻器與VCO的部分信號進行混頻，然后輸出到濾波器(1)，先通過合適的低通濾波器，濾除其中的高頻成分，然后采用高通濾波器或者自適應濾波器濾掉泄露調制波(2)，采用自動增益控制放大器對不同距離產生的信號進行相應的放大，以便于信號的處理(3)，經過模數轉換器得到目標對應的中頻信號(4)，在數字信號處理裝置中對中頻信號采用FFT變換進行頻譜分析，將分析的結果進行轉換，得到速度和距離信息(5)，根據距離和速度的不同，采取相應的反應(6)。?