雷达、雷达成像的方法、装置和无人驾驶汽车制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种雷达、雷达成像的方法、装置和无人驾驶汽车。其中，该雷达包括：天线，用于发送发射信号；射频板，与天线连接，用于接收天线接收到的发射信号对应的回波信号；信号处理板，与射频板连接，用于接收回波信号，并依据回波信号生成雷达图像。本发明专利技术解决了由于现有技术中无论视觉摄像头方案还是单线激光雷达方案均存在适用环境有限，且无法满足各种天气情况下无人驾驶汽车控制的需求的技术问题。

Radar, radar imaging method, device and driverless vehicle

The invention discloses a radar and radar imaging method, device and driverless vehicle. The radar includes the antenna, which is used to transmit the transmitting signal; the radio frequency board is connected with the antenna to receive the echo signal corresponding to the transmitting signal received by the antenna; the signal processing board is connected with the radio frequency board to receive the echo signal and generates the RAR image based on the echo signal. The invention solves the technical problem that the existing technology, whether the visual camera scheme or the single line laser radar scheme has the limited application environment, and can not meet the needs of the unmanned vehicle control under various weather conditions.

【技术实现步骤摘要】
雷达、雷达成像的方法、装置和无人驾驶汽车
本专利技术涉及电子应用
，具体而言，涉及一种雷达、雷达成像的方法、装置和无人驾驶汽车。
技术介绍
随着无人驾驶汽车技术的发展，在如何让汽车依据当前道路行驶状况，准确评估车与车，车与人，车与路之间的距离，成为了当前
中各方积极研发的方向。现有技术中利用安装在车上的传感器，在行驶过程中随时采集并分析汽车周围的二维图像数据。将该数据传输至无人驾驶汽车的控制系统，为无人驾驶汽车控制提供决策支持。现有技术方案，主要包括视觉摄像头和激光雷达方案，具体如下：方案一，视觉摄像头方案，该视觉摄像头方案技术原理是，通过摄像头对汽车周围物体进行实时监测，同时配以算法计算出物体与车辆的距离，从而实现车道偏离警告、前车防撞、行人探测等功能。方案二，单线激光雷达方案，该单线激光雷达方案技术原理是，通过单线激光传感器对汽车周围物体进行精确地距离测量，并将测量结果。其中，现有技术中方案一中以视觉摄像头为传感器来获取汽车周围环境的二维图像数据的这一方案，其缺陷在于：易受到光照、天气等因素的影响；在夜晚、强光、大雾、雨雪等环境下，几乎无法正常工作。其次，无法实现360°成像，并且伴随摄像头拍摄的视频数据，在数据传输和数据处理上，数据量大，计算开销严重。在方案二中以单线激光雷达为传感器来获取汽车周围环境的二维图像数据，其缺陷在于：在浓雾、暴雪等极端天气环境下，几乎无法正常工作，并且设备价格较贵。针对上述由于现有技术中无论视觉摄像头方案还是单线激光雷达方案均存在适用环境有限，且无法满足各种天气情况下无人驾驶汽车控制的需求的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种雷达、雷达成像的方法、装置和无人驾驶汽车，以至少解决由于现有技术中无论视觉摄像头方案还是单线激光雷达方案均存在适用环境有限，且无法满足各种天气情况下无人驾驶汽车控制的需求的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种雷达，应用于无人驾驶汽车，包括：雷达探测装置和旋转圆盘，其中，雷达探测装置，用于探测无人驾驶汽车在行驶过程中的路面状况；旋转圆盘，位于无人驾驶汽车顶部，与雷达探测装置连接，用于转动雷达探测装置。可选的，雷达探测装置包括：天线、射频板、信号处理板和雷达图像显示器，其中，天线，用于发送发射信号；射频板，与天线连接，用于接收天线接收到的发射信号对应的回波信号；信号处理板，与射频板连接，用于接收回波信号，并依据回波信号生成雷达图像。进一步地，可选的，天线包括：接收天线和发射天线，其中，发射天线，用于发送发射信号；接收天线，用于接收发射信号返回的回波信号，其中，发射天线和接收天线分别与射频板连接。可选的，射频板在发射天线发送发射信号之前，配置发射信号，并通过发射天线发送发射信号。进一步地，可选的，射频板包括：功率放大器组、压控振荡器和混频器，其中，压控振荡器，用于生成发射信号；功率放大器组中的第一功率放大器的信号输入端与压控振荡器连接，用于放大发射信号；第一功率放大器的信号输出端与发射天线连接，用于通过发射天线发送发射信号；功率放大器组中的第二功率放大器的信号输入端与接收天线连接，用于接收发射信号的回波信号，并放大回波信号；混频器，分别与压控振荡器和第二功率放大器的信号输出端连接，用于将压控振荡器生成的发射信号与放大后的回波信号进行混频，得到混频信号。可选的，信号处理板，与射频板连接，用于接收混频信号，并依据混频信号生成雷达图像。可选的，旋转圆盘，安装在无人驾驶汽车的顶部，用于通过旋转带动雷达探测装置探测无人驾驶汽车在行驶过程中无人驾驶汽车四周的路面状况，其中，雷达探测装置位于旋转圆盘的边沿。根据本专利技术实施例的另一个方面，提供了一种雷达成像的方法，包括：应用于上述一个方面中的雷达，包括：接收回波信号；依据回波信号中的采样时刻，对回波信号进行傅里叶变换，得到傅里叶变换后的数据；计算当前显示的雷达图像中每个像素点的距离历史数据；依据距离历史数据和傅里叶变换后的数据，计算散射强度值，得到雷达图像。可选的，依据回波信号中的采样时刻，对回波信号进行傅里叶变换，得到傅里叶变换后的数据，包括：依据回波信号中的采样时刻，对回波信号进行傅里叶变换，得到傅里叶变换后的数据，其中，依据回波信号中的采样时刻，对回波信号进行傅里叶变换包括：S(f,u)=∫s(t,u)exp(-j2πft)dt，其中，t为回波信号的采样时刻，u为发射信号的发射时刻。可选的，计算当前显示的雷达图像中每个像素点的距离历史数据，包括：对雷达图像中每个像素点依据距离公式，计算每个像素点的距离历史数据，其中，计算每个像素点的距离历史数据包括：其中，每个像素点标记为(xn,yn)(n=1,2,...,N)，其中，y轴表示无人驾驶汽车运动方向矢量；x轴表示无人驾驶汽车在与y轴垂直且在位于地平面内的方向矢量；表示无人驾驶汽车在x方向的坐标；表示无人驾驶汽车在y方向的坐标；h表示雷达相对于地平面的高度；v表示无人驾驶汽车运动速度；r和ω分别表示旋转圆盘的旋转半径和旋转角速度；xn和yn分别表示每个图像像素点在x和y轴的坐标。可选的，依据距离历史数据和傅里叶变换后的数据，计算散射强度值，得到雷达图像，包括：依据历史数据和傅里叶变换后的数据通过预设散射强度公式进行计算，得到散射强度值，其中，依据历史数据和傅里叶变换后的数据通过预设散射强度公式进行计算包括：其中，每个像素点(xn,yn)的天线增益；B表示发射信号带宽；T表示发射信号时宽；fc表示雷达工作频率；c表示电磁波传播速度。根据本专利技术实施例的又一个方面，提供了一种雷达成像的装置，包括：接收模块，用于接收回波信号；第一数据计算模块，用于依据回波信号中的采样时刻，对回波信号进行傅里叶变换，得到傅里叶变换后的数据；第二数据计算模块，用于计算当前显示的雷达图像中每个像素点的距离历史数据；图像生成模块，用于依据距离历史数据和傅里叶变换后的数据，计算散射强度值，得到雷达图像。根据本专利技术实施例的再一个方面，提供了一种无人驾驶汽车，包括：雷达和汽车运动部件，其中，雷达包括一方面中任一雷达。在本专利技术实施例中，采用在无人驾驶汽车上安装可旋转的毫米波雷达的方式，通过接收回波信号；依据回波信号中的采样时刻，对回波信号进行傅里叶变换，得到傅里叶变换后的数据；计算当前显示的雷达图像中每个像素点的距离历史数据；依据距离历史数据和傅里叶变换后的数据，计算散射强度值，得到雷达图像，达到了无论环境如何均能显示无人驾驶汽车周围路况的目的，从而实现了在各种环境中均能显示无人驾驶汽车周围路况的技术效果，进而解决了由于现有技术中无论视觉摄像头方案还是单线激光雷达方案均存在适用环境有限，且无法满足各种天气情况下无人驾驶汽车控制的需求的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的雷达的结构示意图；图2是本专利技术实施例的在无人驾驶汽车上的雷达探测装置的结构示意图；图3是本专利技术实施例的在无人驾驶汽车上的雷达探测装置中射频板的结构示意图；图4是根据本专利技术实施例的雷达成像的方法的流程示意图；图5是根据本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达，其特征在于，应用于无人驾驶汽车，包括：雷达探测装置和旋转圆盘，其中，所述雷达探测装置，用于探测所述无人驾驶汽车在行驶过程中的路面状况；所述旋转圆盘，位于所述无人驾驶汽车顶部，与所述雷达探测装置连接，用于转动所述雷达探测装置。

【技术特征摘要】
1.一种雷达，其特征在于，应用于无人驾驶汽车，包括：雷达探测装置和旋转圆盘，其中，所述雷达探测装置，用于探测所述无人驾驶汽车在行驶过程中的路面状况；所述旋转圆盘，位于所述无人驾驶汽车顶部，与所述雷达探测装置连接，用于转动所述雷达探测装置。2.根据权利要求1所述的雷达，其特征在于，所述雷达探测装置包括：天线、射频板、信号处理板和雷达图像显示器，其中，所述天线，用于发送发射信号；所述射频板，与所述天线连接，用于接收所述天线接收到的所述发射信号对应的回波信号；所述信号处理板，与所述射频板连接，用于接收所述回波信号，并依据所述回波信号生成雷达图像。3.根据权利要求2所述的雷达，其特征在于，所述天线包括：接收天线和发射天线，其中，所述发射天线，用于发送所述发射信号；所述接收天线，用于接收所述发射信号返回的所述回波信号，其中，所述发射天线和所述接收天线分别与所述射频板连接。4.根据权利要求3所述的雷达，其特征在于，所述射频板在所述发射天线发送所述发射信号之前，配置所述发射信号，并通过所述发射天线发送所述发射信号。5.根据权利要求4所述的雷达，其特征在于，所述射频板包括：功率放大器组、压控振荡器和混频器，其中，所述压控振荡器，用于生成所述发射信号；所述功率放大器组中的第一功率放大器的信号输入端与所述压控振荡器连接，用于放大所述发射信号；所述第一功率放大器的信号输出端与所述发射天线连接，用于通过所述发射天线发送所述发射信号；所述功率放大器组中的第二功率放大器的信号输入端与所述接收天线连接，用于接收所述发射信号的所述回波信号，并放大所述回波信号；所述混频器，分别与所述压控振荡器和所述第二功率放大器的信号输出端连接，用于将所述压控振荡器生成的所述发射信号与放大后的所述回波信号进行混频，得到混频信号。6.根据权利要求5所述的雷达，其特征在于，所述信号处理板，与所述射频板连接，用于接收所述混频信号，并依据所述混频信号生成所述雷达图像。7.根据权利要求1所述的雷达，其特征在于，所述旋转圆盘，安装在所述无人驾驶汽车的顶部，用于通过旋转带动所述雷达探测装置探测所述无人驾驶汽车在行驶过程中所述无人驾驶汽车四周的所述路面状况，其中，所述雷达探测装置位于所述旋转圆盘的边沿。8.一种雷达成像的方法，其特征在于，应用于权利要求1中所述的雷达，包括：接收回波信号；依据所述回波信号中的采样时刻，对所述回波信号进行傅里叶变换，得到傅里叶变换后的数据；计算当前显示的雷达图像中每个像素点的距离历史数据；依据所述距离历史数据和所述傅里叶变换后的数据，计算散射强度值，得到雷达图像。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述依据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴春杨，于彬彬，
申请(专利权)人：北京行易道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11