[发明专利]毫米波时分线性调频多目标检测汽车防撞雷达

说明书

技术领域

本发明涉及无线电波发射和接收探测目标方位、距离和速度的技术领域，具体是一种毫 米波时分线性调频多目标检测汽车防撞雷达。

背景技术

目前，汽车等机动车大量增多，道路拥挤超负荷，车祸频繁发生，造成大量的生命伤亡 和重大的财产损失，成为全世界严重的社会问题，美、欧、日本等国投入大量人力和物力研 制先进防撞雷达，由于汽车防撞雷达工作环境和条件十分苛刻，快速行驶的车辆避撞过程的 时间极短，不足一秒钟，技术要求很高，存在不少难题需解决。据分析，FM-CW调频连续波 防撞雷达局限于检测单个目标，实际路况行驶多辆汽车、摩托车、电动车、自行车，还有众 多行人，因此不可避免地会出现遇到多个路障目标的问题。而不同目标雷达反射截面RCS是 不同的，其距离远近回波延时必然不同，运动速度不同其多普勒频移不同。调频调制信号用 单一频率、波形作为检测信号的标志，不能对观察区域内所有目标同时无模糊测距、测速。 且对可能发生碰撞的目标大小、距离远近分辨力单一，相邻多个目标回波相互交调、串扰对 检测数据分辨产生困难影响判断。由于调频连续波雷达发射能量辐射泄漏阻塞接收回波信号， 降低检测弱小目标回波信号。天线使用喇叭结构水平方向角度分辨力不够高，道路弯曲时更 差，反射式天线抛物面机扫速度慢抗振防尘、防蚀差故障率高，并影响汽车外观和气动性， 微带天线毫米波频率损耗较大。此外，简单雷达显示器不能显示全景信息图像，对多个目标 相对位置、距离远近及相对移动速度不能作出准确预警。脉冲体制雷达发射脉宽遮挡回波接 收信号存在盲距，不宜汽车近距防撞检测，汽车行驶在高速公路上无后视预警防撞雷达时有 发生多辆汽车追尾相撞的可能，天气能见度差时形势更为严峻。现有汽车防撞雷达缺少用传 感器信号构成闭环控制的功能，缺少道路环境天线自适应控制和自动避障、减速及刹车的智 能控制，能见度差或行驶遇险情不及时帮助司机解危避免事故。

发明内容

本发明的目的是提供相对快速的同时测定多个路障目标方位、距离和速度的一种毫米波 时分线性调频多目标检测汽车防撞雷达。

本发明技术方案设有：设有环形器、中放、声表器件SAW匹配滤波器组、数据缓冲存储 器FIFO、数字信号处理器DSP、微控制器MCU、双口存储器RAM、接口I/O、路况摄像传感器、 本车速传感器、卫星定位传感器GPS、声光报警器、避障器、减速器、刹车器、键盘，还设 有收/发两用准光集成介质透镜天线阵列、波束开关、收/发开关T/R₁、T/R₂、频率合成器、 时分电路、低噪声高放、分谐波混频器、毫米波时分线性调频器、调制信号发生器、多目标 信号提取电路、光栅扫描图像显示器CRT，其中，收/发两用准光集成介质透镜天线阵列按路 面最多车道量在车体前后设置线阵，频率合成器输出f_C1接入时分电路为时钟信号、f_C2接入 DSP为时钟信号、f_C3接入MCU为时钟信号，DSP按车道编码脉冲分配序列接入波束开关、CRT，/ 时分电路预置经接口I/O接入MCU，路况摄像传感器、本车速传感器、卫星定位传感器GPS 信号经接口I/O接入MCU控制时分电路生成n路时分脉冲，高电平逻辑“1”接入收/发开关 T/R₂，低电平逻辑“0”接入T/R₁，频率合成器输出f_N接入毫米波时分线性调频器锁定基频， 二或四次谐频为发射载频f₀，频率合成器输出f_m接入调制信号发生器为基准频率，调制信号 发生器频率、波形变换预置端经接口I/O接入MCU，路况摄像传感器、本车速传感器、卫星 定位传感器GPS信号MCU控制调制信号发生器产生n组调制信号频率和波形，在时分电路编 码为频率递增排列的n路脉冲接入毫米波时分线性调频器，经T/R₂至环形器、波束开关，天 线阵列发射，频率合成器输出f_L接入分谐波混频器为内在二或四次倍频本振信号、f_i接入多 目标信号提取电路为中频相干检波基准信号，回波射频经天线阵列、波束开关、环形器、T/R₁、 低噪声高放、分谐波混频器、中放，n路脉冲在时分电路时序异步选通门选取发射编码的n 组目标信号经声表器件SAW匹配滤波器组、多目标信号提取电路、数据缓冲存储器FIFO接入 DSP数据总线，DSP与MCU数据总线、地址线、控制线经双口存储器RAM汇接及提供仲裁信号， 接口I/O分别接入CRT、声光报警器、避障器、减速器、刹车器、键盘，DSP软件设计片内分 组时分复用数据重排、动目标显示MTI、快速傅里叶变换FFT、距离旁瓣抑制、恒虚警处理 CFAR，MCU系统软件编程包括主程序和数据采集、数据处理、对象控制子程序，中放检出自 动增益控制AGC电压经滤波、放大接入低噪声高放、中放AGC控制端，频率合成器、时分电 路、低噪声高放、分谐波混频器、波束开关、环形器、收/发开关T/R₁、T/R₂、毫米波时分线 性调频器集成为雷达收/发电路，屏蔽；