[发明专利]毫米波3D雷达系统及信号处理流程

说明书

本发明适用于雷达技术领域，提供了一种毫米波3D雷达系统及信号处理流程，包括信号源、发射信号源功分网络、接收信号源功分网络、控制模块、阵列射频前端和数字后端。本申请采用时分复用‑多输入多输出技术和二维平面稀疏阵列技术设计了毫米波3D雷达系统，其不仅可实现可对复杂环境中存在的固定目标、低速目标等进行三维探测，也极大地降低了雷达系统硬件复杂度和成本。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种毫米波3D雷达系统及信号处理流程。

背景技术

近年来，随着自动驾驶技术的迅猛发展，应用于车辆周围环境测量与感知的传感器系统也得到快速发展，其中以视频系统、激光雷达和毫米波雷达为主要代表。相对于视频系统和激光雷达，毫米波雷达具有更好的环境适应性和更低的安装使用成本，因此也被广泛应用于汽车辅助驾驶、汽车安全防护应用中。

但现有的毫米波雷达产品在处理复杂环境时还存在严重不足，尤其当汽车行驶于郊外、市区、市场等环境复杂区域(存在诸多固定目标、低速运动目标)时，仅对运动的少数目标进行二维空间探测已不能满足应用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种毫米波3D雷达系统及信号处理流程，以解决现有技术中毫米波雷达仅对运动的少数目标进行二维空间探测不能满足应用要求的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种毫米波3D雷达系统，包括信号源、发射信号源功分网络、接收信号源功分网络、控制模块、阵列射频前端和数字后端；

所述信号源产生毫米波的发射步进频信号和毫米波的接收步进频信号，所述信号源将发射步进频信号传输至所述发射信号源功分网络，并将接收步进频信号传输至所述接收信号源功分网络；

所述发射信号源功分网络将接收的发射步进频信号等分为若干路，并将等分的若干路发射步进频信号传输至所述阵列射频前端中的若干个发射阵元；

所述接收信号源功分网络将接收的接收步进频信号等分为若干路，并将等分的若干路接收步进频信号传输至所述阵列射频前端中的若干个接收阵元；

所述数字后端包括若干路ADC数据采集通道和FPGA模块，对所述阵列射频前端中的若干个接收阵元的中频输出信号和所述阵列射频前端中接收天线接收的信号进行并行数据采集，根据采集的数据发送控制数据至所述控制模块；

所述控制模块接收所述数据后端发送的控制数据，并根据控制数据控制所述阵列射频前端中的若干个发射阵元和若干个接收阵元发射信号的顺序。

进一步地，所述阵列射频前端包括96个发射阵元和96个接收阵元。

进一步地，所述阵列射频前端的长度为所述阵列射频前端的宽度为所述阵列射频前端中的96个发射阵元构成两行发射阵列，96个接收阵元构成两行接收阵列，两行发射阵列的间距和两行接收阵列的间距均为相邻的两个发射阵元的间距和相邻的两个接收阵元的间距均为其中C为光速，f_RF为所述阵列射频前端的工作频率。

进一步地，所述阵列射频前端的工作频率f_RF为24GHz或77GHz。

进一步地，所述信号源包括恒温晶体振荡器、发射直接数字频率合成器、接收直接数字频率合成器、发射倍频器和接收倍频器，所述恒温晶体振荡器分别连接所述发射直接数字频率合成器的输入端和所述接收直接数字频率合成器的输入端，所述发射直接数字频率合成器的输出端连接所述发射倍频器的输入端，所述接收直接数字频率合成器的输出端连接所述接收倍频器的输入端，所述发射倍频器的输出端连接所述发射信号源功分网络，所述接收倍频器的输出端连接所述接收信号源功分网络。