一种汽车雷达测角方法技术

本发明专利技术公开一种汽车雷达测角方法，在采样时钟的控制下，对汽车上安装的2个接收天线所分别接收到的2个相互正交的模拟回波数据分别进行AD采样，得到2路数字回波数据；通过对数字回波数据进行数据处理，即利用相位干涉法测角原理，并通过坐标旋转算法获得目标与汽车的角度，同时采用有序统计恒虚警进行目标检测检测目标，并得到目标与汽车的距离和速度；并利用目标与汽车的距离、速度和角度来实现预警报警。本发明专利技术具有复杂度低，实时性强，处理速度快，能够在FPGA上进行系统实现，开发周期快，工程实现方便的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车雷达测角方法
本专利技术涉及汽车预警
，具体涉及一种汽车雷达测角方法。
技术介绍
随着城市化以及汽车数量的不断增多，车辆出行导致的车祸事故不断增多给人民的生活和财产造成了巨大的损失。因此关于汽车预警技术的研究开发成为热点，其中汽车防撞雷达系统的研制开发具有非常重要的现实意义与应用价值。关于汽车防撞领域，由于超声波、激光、红外容易受到恶劣天气及环境因素的影响，无法确保探测精度，因而国内外专家将注意力集中放在毫米波雷达上。目前，国外一些高档汽车中已经应用毫米波雷达，而在国内并没有成熟的产品应用于市场，近年来随着无人驾驶技术研究的展开，国内也开始加紧对汽车雷达的研究开发。现有汽车防撞雷达通常采用单天线线性调频连续波体制(LFMCW)，由于雷达接收天线接收的回波数据包含的不仅有目标信号，还包含噪声和杂波信号，例如邻近车道上的车辆、车道间的护拦、路旁的树木以及架设的路标和广告牌等，这些都会对雷达系统造成干扰，导致雷达做出错误判断，而且单天线雷达无法实现对目标方位的测量，因此无法获得目标相对自车的位置，预警效果不理想。
技术实现思路
本专利技术针对现有汽车防撞雷达预警效果不理想问题，提供一种汽车雷达测角方法。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种汽车雷达测角方法，具体包括步骤如下：步骤1、在采样时钟的控制下，对汽车上安装的2个接收天线所分别接收到的2个相互正交的模拟回波数据分别进行AD采样，得到2路数字回波数据；步骤2、采用乒乓操作方式将2路数字回波数据分别缓存到2个先入先出队列中；步骤3、对2个先入先出队列中的数字回波数据进行第一次FFT变换，并在FFT变换进行数据积累；步骤4、将数据积累所得到的数据进行第二次FFT变换；步骤5、对二次FFT变换后的数据进行求模处理，并将同一距离单元的所有数据点进行非相干累加；步骤6、对非相干累加后的数据进行恒虚警处理，从而最终确定目标的峰值幅度；步骤7、将确定目标的峰值幅度进行归一化处理，然后对归一化的目标上扫频峰值和下扫峰值进行容差比较，当差值小于等于设定值时即判为同一目标，此时即可计算目标与汽车的距离和速度；步骤8、利用坐标旋转法分别计算2个接收天线的相位，并对2个接收天线的相位做差后得到相位差值，并根据相位差值计算目标与汽车的角度；步骤9、将步骤7所得到的目标与汽车的距离和速度和步骤8所得到的目标与汽车的角度进行匹配汇总，即可实现预警报警。上述步骤1中，每个接收天线所接收到的2个相互正交的模拟回波数据均需要经过射频前端和中频电路处理后，再进行AD采样。上述步骤2中，对于某一个天线的2路数字回波数据，采用乒乓操作方式缓存到2个先入先出队列的具体过程如下：步骤2.1、在第一个缓存周期，通过数据输入选择将第一周期的2路数字回波数据缓存至第一先入先出队列中；步骤2.2、在第二个缓存周期，通过数据输入选择进行切换，将第二周期的2路数字回波数据缓存至第二先入先出队列中，同时将第一周期缓存至第一先入先出队列中的第一周期的2路数字回波数据通过数据输出选择进行切换，并送入到后续步骤进行FFT处理；步骤2.3、在第三个缓存周期，通过数据输入选择再次切换将第三周期的2路数字回波数据缓存至第一先入先出队列中，同时将第二周期缓存至第二先入先出队列中的2路数字回波数据通过数据输出选择进行切换，并送入到后续步骤进行FFT处理；如此循环；步骤2.n、在第n个缓存周期，通过数据输入选择再次切换将第n周期的2路数字回波数据缓存至其中一个先入先出队列中，同时将第二周期缓存至另一个先入先出队列中的2路数字回波数据通过数据输出选择进行切换，并送入到后续步骤进行FFT处理。上述步骤7中，目标与汽车的距离R和速度v分别为：式中，n1为目标上扫频所处距离单元，n2为目标下扫频所处距离单元，B为射频带宽，fs为采样频率，N为单周期回波采样点数。上述步骤8中，目标与汽车的角度θ为：式中，为2个接收天线的相位差值，λ为电磁波波长，d为2个接收天线的间距。上述方案中，2个接收天线同时固定于汽车前端或后端的保险杠处。与现有技术相比，本专利技术通过二维FFT法实现MTD滤除近地杂波实现动目标检测，并结合有序统计恒虚警进行目标检测，从而获得目标与汽车的距离和速度；同时利用相位干涉法测角原理，并通过cordic坐标旋转算法获得目标与汽车的角度；本专利技术具有复杂度低，实时性强，处理速度快，能够在FPGA上进行系统实现，开发周期快，工程实现方便的特点。附图说明图1为一种汽车雷达测角方法流程图。图2为一种汽车雷达测角系统框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。一种汽车雷达测角方法，如图1所示，其包括步骤如下：1、AD采样：将接收天线A回波AI和AQ，接收天线B回波BI和BQ同时送入FPGA进行AD采样模块，通过分频器对FPGA本振时钟进行分频得到频率为819.2KHZ的采样时钟，按此采样频率对接收天线A和接收天线B的回波进行采样。设定AI，AQ，BI，BQ为从中频电路输出的IQ四路信号，其中AI、AQ为接收天线A回波正交混频后输出的实部信号和虚部信号，BI、BQ为接收天线B正交混频后输出的实部和虚部信号。由于送入的四路回波数据为模拟信号，因此需要对其进行AD采样变为数字信号，采样频率由FPGA进行控制，主要由接收回波的最大中频频率决定，一般大于最大中频频率的两倍。2、乒乓操作数据缓存：当单个周期回波采样完成后，将采样后的数字化信号进行FIFO缓存，建立四个FIFO(先入先出队列)缓存模块，分别为FIFO1，FIFO2，FIFO3，FIFO4。缓存方式采用乒乓操作，本操作可实现相邻周期间数据流的无缝衔接，乒乓操作实现主要体现在数据输入选择和数据输出选择。以接收天线A的回波数据为例进行说明：2.1、在第一个缓存周期，通过数据输入选择将第一周期回波数据缓存至FIFO1。2.2、在第二个缓存周期，通过数据输入选择进行切换，将第二周期回波数据缓存至FIFO2，同时需要将第一周期缓存至FIFO1中的数据通过数据输出选择输入FFT处理模块进行处理。2.3、在第三个缓存周期，通过数据输入选择再次切换将第三周期回波数据缓存至FIFO1，同时将第二周期缓存至FIFO2中的数据通过数据输出选择进行切换输入到FFT模块进行处理。如此循环；2.n、在第n个缓存周期，通过数据输入选择再次切换将第n周期的2路数字回波数据缓存至其中一个先入先出队列(当n为奇数时，为FIFO1，当n为偶数时，为FIFO2)中，同时将第二周期缓存至另一个先入先出队列(当n为奇数时，为FIFO2，当n为偶数时，为FIFO1)中的2路数字回波数据通过数据输出选择进行切换，并送入到后续步骤进行FFT处理。由于FPGA实现并行操作，因此接收天线B数据缓存方式与接收天线A相似，接收天线B回波数据同样按此方法缓存至FIFO3和FIFO4中。3、FFT：接收天线A和B单周期回波上下扫频采样点数N各为1024，因此FFT模块进行单周期N＝1024点FFT变换，此变换可以将距离划分为1024个距离单元。当FFT变换开始输出数据时，将每个接收天线的第一周期FFT后数据缓存至随机读写存储器ramA和ramB中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车雷达测角方法，其特征是，具体包括步骤如下：步骤1、在采样时钟的控制下，对汽车上安装的2个接收天线所分别接收到的2个相互正交的模拟回波数据分别进行AD采样，得到2路数字回波数据；步骤2、采用乒乓操作方式将2路数字回波数据分别缓存到2个先入先出队列中；步骤3、对2个先入先出队列中的数字回波数据进行第一次FFT变换，并在FFT变换进行数据积累；步骤4、将数据积累所得到的数据进行第二次FFT变换；步骤5、对二次FFT变换后的数据进行求模处理，并将同一距离单元的所有数据点进行非相干累加；步骤6、对非相干累加后的数据进行恒虚警处理，从而最终确定目标的峰值幅度；步骤7、将确定目标的峰值幅度进行归一化处理，然后对归一化的目标上扫频峰值和下扫峰值进行容差比较，当差值小于等于设定值时即判为同一目标，此时即可计算目标与汽车的距离和速度；步骤8、利用坐标旋转法分别计算2个接收天线的相位，并对2个接收天线的相位做差后得到相位差值，并根据相位差值计算目标与汽车的角度；步骤9、将步骤7所得到的目标与汽车的距离和速度和步骤8所得到的目标与汽车的角度进行匹配汇总，即可实现预警报警。

【技术特征摘要】
1.一种汽车雷达测角方法，其特征是，具体包括步骤如下：步骤1、在采样时钟的控制下，对汽车上安装的2个接收天线所分别接收到的2个相互正交的模拟回波数据分别进行AD采样，得到2路数字回波数据；步骤2、采用乒乓操作方式将2路数字回波数据分别缓存到2个先入先出队列中；步骤3、对2个先入先出队列中的数字回波数据进行第一次FFT变换，并在FFT变换进行数据积累；步骤4、将数据积累所得到的数据进行第二次FFT变换；步骤5、对二次FFT变换后的数据进行求模处理，并将同一距离单元的所有数据点进行非相干累加；步骤6、对非相干累加后的数据进行恒虚警处理，从而最终确定目标的峰值幅度；步骤7、将确定目标的峰值幅度进行归一化处理，然后对归一化的目标上扫频峰值和下扫峰值进行容差比较，当差值小于等于设定值时即判为同一目标，此时即可计算目标与汽车的距离和速度；步骤8、利用坐标旋转法分别计算2个接收天线的相位，并对2个接收天线的相位做差后得到相位差值，并根据相位差值计算目标与汽车的角度；步骤9、将步骤7所得到的目标与汽车的距离和速度和步骤8所得到的目标与汽车的角度进行匹配汇总，即可实现预警报警。2.根据权利要求1所述的一种汽车雷达测角方法，其特征是，步骤1中，每个接收天线所接收到的2个相互正交的模拟回波数据均需要经过射频前端和中频电路处理后，再进行AD采样。3.根据权利要求1所述的一种汽车雷达测角方法，其特征是，步骤2中，对于某一个天线的2路数字回波数据，采用乒乓操作方式缓存到2个先入先出队列的具体过...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋留兵，宋占龙，车俐，周小龙，姜风伟，荣书伟，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45