[发明专利]毫米波时分无源调频多通道汽车防撞雷达

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无源调频多通道汽车防撞雷达。 

背景技术

目前，汽车、摩托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，已成为全球严重的社会问题。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，防撞雷达不可避免地会出现遇到多目标检测的问题，FM-CW调频连续波防撞雷达局限于检测单一目标。不同目标雷达反射截面RCS是不同的，目标距离不同回波延时必然不同，其运动速度不同多普勒频移也不同，因此，调制信号仅用单一频率的周期信号作为检测标志，它是不能对观察区域内所有目标同时无模糊测定距离和速度。这种防撞雷达对可能发生碰撞的目标大小和距离远近分辨力都是单一的，相邻多个目标回波相互交调、串扰会很难分辨其检测数据，影响判断。连续波雷达存在发射天线能量泄漏阻塞接收信号的问题，收/发天线隔离差影响检测，尤其影响弱小目标的检测。使用喇叭结构天线水平方向角度分辨力不够，道路弯曲时更差，反射式抛物面天线机扫慢抗振防尘差，微带天线毫米波频率损耗较大。简单雷达显示器缺少相邻目标分辨力，不能显示多目标全景图像信息，对多个目标位置、距离远近及相对移位速度难能准确预警。脉冲雷达存在发射信号遮档，回波盲距不宜汽车近距离防撞。汽车行驶在高速公路无后视预警雷达的监视时常有追尾相撞事故发生，天气能见度差时事故发生率更高。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能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预警多个路障目标方位、距离和速度的一种毫米波时分无源调频多通道汽车防撞雷达。 

本发明的技术方案设发隔离器、收隔离器、限幅器、中放、边带倒置电路、数据缓冲器FIFO、数字信号处理器DSP、双口储存器MAR、微控制器MCU、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，还设发射宽波束准光集成介质透镜天线与接收准光集成介质透镜天线阵列、波束转换开关、频率合成器、收/发转换开关T/R₁、T/R₂、T/R₃、声表器件SAW多通道调频器、时分电路、上变频、倍频与功放、低噪声高放、下变频、声表器件SAW多通道信号提取电路、光栅扫描图像显示器CRT，发射宽波束准光集成介质透镜天线设在车前后方向照射整个路面，接收准光集成介质透镜天线阵列是按路面最多车道量设置，由两个天线阵元波束合成接收一个车道的回波信 号，频率合成器输出f_C3接入DSP为时钟信号、f_C4接入MCU为时钟信号，DSP按接收天线阵列编码脉冲分配序列接入波束转换开关、CRT，频率合成器输出f_C1接入时分电路为时钟信号，时分电路控制端由接口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信号接入MCU接口I/O控制时分电路生成n路时分脉冲，高电平逻辑“H”接入收/发转换开关T/R₂、T/R₃，低电平逻辑“L”接入T/R₁，频率合成器输出f_m接入声表器件SAW多通道调频器为调制信号基准频率，产生n组与SAW中心频率相同频率，频率合成器输出f_C2接入声表器件SAW多通道调频器为窄脉冲定时信号，在声表器件SAW多通道调频器生成n组无源调频信号，接入时分电路编码为n路SAW频率递增排列的时分脉冲群，频率合成器输出f_L接入上变频为本振信号，变频为雷达载频的一半或四分之一频率，经T/R₃、倍频与功放二或四倍频、功放为雷达载频f₀，通过T/R₂、发隔离器、发射宽波束准光集成介质透镜天线照射路面，频率合成器输出f_L′接入下变频为内在二或四倍频本振信号，f_r接入边带倒置电路为本振信号，n路回波信号经接收准光集成介质透镜天线阵列、波束转换开关、收隔离器、T/R₁、低噪声高放、下变频、中放、边带倒置电路，在时分电路异步选通门选取n组按发射SAW频率编排的目标信号，经声表器件SAW多通道信号提取电路、数据缓冲器FIFO接入DSP数据总线，DSP与MCU数据总线、地址总线、控制线经双口存储器RAM汇接，并提供仲裁信号，MCU由接口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，中放自动增益控制AGC电压经滤波、直流放大接入低噪声高放、中放AGC受控端，频率合成器、时分电路、上变频、倍频与功放、收/发转换开关T/R₁、T/R₂、T/R₃、发隔离器、收隔离器、波束转换开关、低噪声高放、下变频、中放、边带倒置电路集成一体，屏蔽；