[發(fā)明專利]一種FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510585547.7
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105182323A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江濤;高紅博;周倪青
• 申請（專利權(quán)）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08;G01S7/36
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 朱順利

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及容器內(nèi)液位檢測領(lǐng)域，特別涉及一種FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對容器內(nèi)液位等的檢測，傳統(tǒng)的距離測量設(shè)備由于粉塵、水汽、溫度等影響而不能準(zhǔn)確地工作，而基于電磁波反射特性的FMCW雷達(dá)可以在復(fù)雜環(huán)境下安全、準(zhǔn)確地進(jìn)行液位測量。

但是目前多數(shù)雷達(dá)測距系統(tǒng)的通信采用有線傳輸方式，現(xiàn)場安裝布線比較復(fù)雜。

針對上述問題，提供一種新型的測距系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的無線通信，取代現(xiàn)有的有線傳輸方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的無線通信，達(dá)到取代現(xiàn)有的有線傳輸方式的目的。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)，其特征在于：所述的測距系統(tǒng)包括DDS模塊產(chǎn)生周期為T的三角波對FMCW雷達(dá)傳感器得到中頻信號進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的中頻信號經(jīng)過AGC放大濾波電路后通過信號處理模塊得到距離數(shù)據(jù)，距離數(shù)據(jù)再通過ZigBee通信模塊送入上位機(jī)。

所述的信號處理模塊包括A/D轉(zhuǎn)換單元和算法處理單元。

所述的ZigBee通信模塊包括CC2530發(fā)射模塊和CC2530接收模塊。

所述的信號處理模塊連接顯示模塊對采集的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場顯示。

所述的算法處理單元通過中頻信號計(jì)算距離數(shù)據(jù)的算法為：

s＝cTf_b/4B

其中，B為掃頻寬度、f_b為差頻信號頻率、c為光速、T為掃頻周期。

一種FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)，由于采用上述的結(jié)構(gòu)和方法，本發(fā)明結(jié)合FMCW雷達(dá)測距技術(shù)和ZigBee無線通信技術(shù)，在復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確穩(wěn)定的距離測量并且大大降低了現(xiàn)場安裝布線的難度，具有較好的實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；

圖1為本發(fā)明一種FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)的原理圖；

圖3為本發(fā)明一種FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)中FMCW雷達(dá)發(fā)射信號、回波信號及差頻信號示意圖；

在圖1中，1、DDS模塊；2、雷達(dá)傳感器；3、AGC放大濾波電路；4、信號處理單元；5、ZigBee通信模塊；6、上位機(jī)；7、顯示模塊；8、CC2530發(fā)射模塊；9、CC2530接收模塊；10、A/D轉(zhuǎn)換單元；11、算法處理單元。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，本發(fā)明主要包括三個(gè)模塊：DDS模塊1、信號處理模塊4和ZigBee通信模塊5。系統(tǒng)工作時(shí)，DDS模塊1產(chǎn)生周期為T的三角波，該三角波調(diào)制FMCW雷達(dá)傳感器2得到中頻信號，中頻信號中含有距離信息，但是也有很多干擾信息，經(jīng)過AGC放大濾波電路3、調(diào)整得到適合模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號。DSP對模數(shù)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到距離數(shù)據(jù)，再通過串口送入ZigBee通信模塊。在上位機(jī)上顯示出測量結(jié)果。信號處理模塊4包括A/D轉(zhuǎn)換單元10和算法處理單元11。ZigBee通信模塊5包括CC2530發(fā)射模塊8和CC2530接收模塊9。信號處理模塊4連接顯示模塊7對采集的距離數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場顯示。

1)DDS模塊

FMCW雷達(dá)傳感器2需要一個(gè)調(diào)制波形控制VCO才能工作。三角波調(diào)制可以克服多普勒干擾，且在高精度測量時(shí)抗干擾能力更強(qiáng)，因此本發(fā)明使用三角波調(diào)制VCO。根據(jù)檢測距離的實(shí)際要求，三角波的頻率取lkHz，幅值取0.5V～5.5V，并通過AD9833產(chǎn)生。DDS芯片AD9833是AD公司的一款低功耗可編程波形發(fā)生器，有28位的頻率寄存器，在25MHz晶振下頻率分辨率可達(dá)到0.1Hz。為了充分發(fā)揮DSP的信號處理功熊，另用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)控制AD9833產(chǎn)生lkHz的三角波，所產(chǎn)生的三角波幅值在0V～O.6V，需要經(jīng)過放太，加直流偏置得到頻率為lkHz的0.5V～5.5V三角波。

2)信號處理模塊