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    重庆时时彩输多少钱: 双接收天线的汽车防撞雷达系统及运行方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201410171083.0

    申请日:

    2014.04.25

    公开号:

    CN103913742A

    公开日:

    2014.07.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01S 13/93申请日:20140425|||公开
    IPC分类号: G01S13/93 主分类号: G01S13/93
    申请人: 桂林电子科技大学
    发明人: 蒋留兵; 白云浩; 吉雅雯; 冯涛; 杨涛
    地址: 541004 广西壮族自治区桂林市金鸡路1号
    优先权:
    专利代理机构: 桂林市持衡专利商标事务所有限公司 45107 代理人: 欧阳波
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410171083.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.01.13|||2014.08.06|||2014.07.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明为双接收天线的汽车防撞雷达系统及运行方法,本系统有2根独立的接收天线和1根独立的发射天线,分别接入射频信号处理???;中央控制处理部分有包括系统子???、数据处理子??楹褪敝幼幽?榈腜S???,以及包括调制信号产生子???、算法子???、锁相环子??楹图翱刂谱幽?榈腜L???。输出设备有显示器和报警装置、紧急制动装置。运行方法为发射调制三角波,双接收天线各采集实虚两部分回波信号,经MUSIC算法、目标配对,计算目标的距离速度和方位信息,结果传递给PS??橥较允?,并直接控制报警、制动装置。本发明可得目标方位,提高多目标判断能力,运算速度快、成本低﹑可靠性高,系统结构简化,降低成本,便于维护,易于升级。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  双接收天线的汽车防撞雷达系统,包括微波收发部分、中频信号处理部分、数据转换部分、中央控制处理部分和电源部分;电源部分与系统其它各个部分连接、提供需要的电压;微波收发部分包括发射天线、接收天线和射频信号处理???,发射天线、接收天线与射频信号处理??榱?,射频信号处理??榇砗蟮男藕啪衅敌藕糯聿糠趾褪葑徊糠?,接入中央控制处理部分;所述数据转换部分包括数模转换??楹湍J荒??;中央控制处理部分连接输入设备和输出设备;中央控制处理部分控制待发送信号经数据转换部分接入射频信号处理???,由发射天线发出;其特征在于:
    所述微波收发部分包括2根独立的接收天线和1根独立的发射天线,2根接收天线和1根发射天线分别接入射频信号处理???。

    2.  根据权利要求1所述的双接收天线的汽车防撞雷达系统,其特征在于:
    所述2根接收天线的距离,即基线长度L=0.08m~0.15m。

    3.  根据权利要求1所述的双接收天线的汽车防撞雷达系统,其特征在于:
    所述接收天线和发射天线是一种窄波束雷达天线,为平面微带天线。

    4.  根据权利要求1所述的双接收天线的汽车防撞雷达系统,其特征在于:
    所述射频信号处理??槲淦敌藕诺ナ涑鏊淙氲腒-波段带压控振荡器的雷达收发芯片。

    5.  根据权利要求1所述的双接收天线的汽车防撞雷达系统,其特征在于:
    所述中央控制处理部分包括处理系统??楹涂杀喑搪呒??以下称为PS??楹蚉L???;
    PS??榘ㄊ荽碜幽??、系统子??楹褪敝幼幽??;系统子??榕溆写?、USB接口和VGA接口中的至少一种;
    PL??榘ǖ髦菩藕挪幽??、算法子???、锁相环子??橐约翱刂谱幽??;控制子??榱涌刂莆⒉ǚ⑸浣邮詹糠?、中频信号处理部分和数据 转换部分,还连接调制信号产生子??楹退惴ù碜幽??。

    6.  根据权利要求1所述的双接收天线的汽车防撞雷达系统,其特征在于:
    所述输出设备为供司机参考的显示装置,输出设备还有车载报警装置和/或紧急制动装置。

    7.  根据权利要求1至6中任一项所述的双接收天线的汽车防撞雷达系统的运行方法,其特征在于:
    接通电源后,PS??榈娜砑跏蓟?,并对PL??榻信渲?;等待操作人员从输入设备输入开始运行的指令,若无指令输入,继续等待;开始指令输入后,控制子??榉⑺涂刂谱值絇L??榈牡髦菩藕挪幽??;具体步骤如下:
    Ⅰ、发射调制三角波并采集回波信号
    调制三角波参数编程输入并存储于控制子???,PL??榈牡髦菩藕挪幽?榘凑障低匙幽?榈闹噶畈遣ǖ髦剖中藕?;调制数字信号输出至数据转换部分,数字信号转换为模拟信号送入微波收发部分的射频信号处理???,由发射天线发出;
    所发射的调制三角波为线性调频连续波LFMCW,其调制周期为T,调频带宽为Ba;其中前为三角波上升段,其斜率为其后周期为三角波下降段,斜率为发射信号的载波中心频率为fR;由于LFMCW信号的特性,回波信号依然为周期为T,调频带宽为Ba的三角波,其中心频率偏移至fR+fd,fd为目标运动导致的多普勒频移;
    目标回波经过接收天线进入微波收发部分的射频信号处理???,进行下混频操作;下混频后得到差拍信号,同一个目标在三角波上升段产生一个谱峰对应下扫频段产生一个对应的谱峰△f由目标距离决定;射频信号处理??榈氖涑鲂藕沤胫衅敌藕糯聿糠值氖淙攵?;
    双接收天线的汽车防撞雷达系统有两个相距L的天线A、B,每个天线所接收的回波信号分为两路:回波信号的实数部分I信号和虚数部分Q信号,即A天线的回波信号IA、QA和B天线的回波信号IB、QB;中频信号处理部分分别对四路信号进行采集处理;
    Ⅱ、基于MUSIC算法的目标检测
    M个周期的A天线回波信号IA、QA和B天线的回波信号IB、QB完成步骤Ⅰ的处理后,对每一个周期的回波信号数据进行MUSIC算法处理,得到对应目标的频谱,两个频谱峰值对应一个目标;
    MUSIC算法的具体操作如下:
    对A天线第一个回波周期的实部数据x(n),n为回波的采样点数;对x(n)建立虚拟矩阵X(n),
    X(n)=x(n)x(n-1)...x(n-m+1)]]>
    m为虚拟阵元个数,X(n)的协方差矩阵为Rxx=E{X(n)X(n)H},式中E表示期望运算,H表示对矩阵求共轭;
    对Rxx进行奇异值分解
    Rxx=[S,G]ΣOOσ2In-rSHGH,]]>
    式中∑表示信号特征值矩阵,O表示0矩阵,σ2In-r表示噪声特征值矩阵,其中σ为噪声的方差,S为信号矩阵,G为噪声矩阵;最后求得SAI=1XH(n)GGHX(n);]]>
    n取离散值,其范围是接收天线探测的最大距离和最小距离所对应的频率值;
    SAI的输出为行向量,长度由接收天线探测探测距离决定,目标距离在SAI 对应位置出现一组峰值;
    对A天线回波信号QA的数据进行上述相同的MUSIC算法得到SAQ,对B天线回波信号IB、QB的数据进行与A天线相同的MUSIC算法得到SBI、SBQ;
    MUSIC算法所得数据暂存于PL??榈乃惴ㄗ幽??;
    Ⅲ、目标配对
    在步骤Ⅱ中得到一组含有目标距离速度信息的行向量,对A天线回波信号进行取模处理,得到A天线回波的频谱SA;
    SA矩阵的三个重要的参数为谱线幅值﹑模糊速度值和距离值;
    在步骤Ⅰ的发射调制三角波前为三角波上升段,后周期为三角波下降段,三角波调制信号的上升段、下降段分别称为上扫频、下扫频,将SA按上下扫频分为两部分,假设有N个目标,对应调制信号上升段、下降段的峰值大小分别为Du1Du2Du3...DuN,Dd1Dd2Dd3...DdN;
    根据调制信号上下扫频段得到的谱线上下峰值差的绝对值判断目标的距离值,根据谱线上下峰值的和判断速度值;
    得到的SA在上下扫频段对应N个目标分别各有N个谱线,当A天线回波的SA的模糊多普勒频率的谱线满足上下峰值绝对值相同,则判断它们的谱线幅度值相等,判断为同一个目标的谱线,即目标配对;
    B天线回波的频谱SB的目标配对与上述A天线回波的SA的处理过程相同;
    Ⅳ、计算目标的距离和速度信息
    对周期T的调制三角波所采集到的A天线回波和B天线回波信号经步骤Ⅲ目标配对后分别将同一目标的上下扫频数据配对分组,将各个目标的上下扫频数值转换为对应频率值f,
    f=k*0.5+l
    其中k为目标谱峰行向量位置,l为搜索频率起始值;
    根据A天线回波的数据计算N个目标中某个目标i的目标距离RAI和目标速度vAi的公式如下:
    RAi=CT4Ba(fAi++fAi-);vAi=C4fo(fAi--fAi+)]]>
    式中C为光速,为T周期A天线回波的SA上扫频段的某个目标i频谱峰值处频率,为T周期A天线回波的SA下扫频段的某个目标i频谱峰值处频率,fo为发射信号的载频中心频率,Ba为调频带宽;
    根据回波B的数据计算某个目标i的RBi和vBi的计算方式与上述RAi和vAi的计算方式相同;
    Ⅴ、目标方位信息提取
    将步骤Ⅲ得到的A、B回波各目标的距离速度信息反映在一个距离-速度维矩阵Y内,
    某个目标i偏离A天线主轴的角度为其中RAi和RBi分别为步骤Ⅳ中根据A、B回波得到的该目标i距离,L为两天线的距离,即基线长度,θi为该目标偏离主跟踪轴,即A天线主轴的方位角,其中左偏为负值,右偏为正值。

    8.  根据权利要求7所述的双接收天线的汽车防撞雷达系统的运行方法,其特征在于:
    所述步骤Ⅳ,在同一速度下A、B回波检测到的目标距离不同的情况有2种:第一种情况是在同一速度下仅有两个谱峰,此为同一目标的A、B回波得到不同距离测量值,按步骤Ⅴ中目标偏离主跟踪轴的方位角计算公式求得目标偏离角度;第二种情况为当同一速度下有多个目标,不同目标距离所造成的A、B天线谱峰差值远大于同一目标在AB天线谱峰差值,将距离小于阈值Z的两个谱峰默认为同一目标,Z=Lsin(θmax),L为基线长度,θmax为天线探测方位角最大值;在目标距离耦合后对同一目标按步骤Ⅴ中目标偏离主跟踪轴 的方位角计算公式求得目标偏离角度。

    9.  根据权利要求8所述的双接收天线的汽车防撞雷达系统的运行方法,其特征在于:
    所述PL??樵诓街琚艉廷醯玫降哪勘甑木嗬?、速度和方位信息传递给PS???,在显示设备上同步显示。

    10.  根据权利要求8所述的双接收天线的汽车防撞雷达系统的运行方法,其特征在于:
    当输出设备包括车载报警装置和/或紧急制动装置,操作人员从输入设备设定报警门限,作为目标距离和速度的预警值存储于PL??榈目刂谱幽??;控制子??榧嗖馐欠裼惺荽覲L的算法子??槭涑鲋罰S??榈氖萁邮占拇嫫?,若有则对其进行预警分析;控制子??榻媚勘甑木嗬?、速度和方位信息与预警值相比较,当本防撞雷达系统计算得到的最终目标距离和速度值达到预警值,控制子??榫低匙幽?槠舳翟乇ň爸煤?或紧急制动装置。

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