一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统，所述数据同步采集系统至少包括：雷达前端、雷达后端和数据采集系统，所述雷达前端与雷达后端相连，所述雷达后端经以太网通信模块和/或Can通信模块与所述数据采集系统相连；通过本发明专利技术的数据同步采集系统的结构设置，使得本发明专利技术提供的新的雷达数据采集系统可以采集的雷达过程数据有射频端ADC中频采样数据、距离维FFT数据、速度维FFT数据、角度FFT数据、原始目标数据和聚类跟踪目标数据，所有过程都存储到单个文件中，并进行数据分类，并可以为记录数据添加备注信息，可以无损的对数据文件实时压缩，实时文件分段记录，克服了传统数据采集系统的技术缺陷。

A data synchronous acquisition system based on millimeter wave radar

【技术实现步骤摘要】
一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统
本专利技术属于涉及毫米波雷达信号处理，尤其涉及毫米波雷达信号处理过程数据和视频数据同步采集系统。
技术介绍
毫米波雷达，是指工作在毫米波频段的雷达，毫米波对应的频率范围为30-300GHz。目前毫米波雷达具有全天时全天候的工作能力，因此被广泛的应用于智能驾驶、交通、安防等领域。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。毫米波雷达能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标；具有成像能力，体积小、机动性和隐蔽性好。光波在大气中传播衰减严重，器件加工精度要求高。毫米波与光波相比，它们利用大气窗口(毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率)传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。为此，它们在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星-地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。优势主要有以下几点：(1)小天线口径、窄波束：高跟踪和引导精度；易于进行低仰角跟踪，抗地面多径和杂波干扰；对近空目标具有高横向分辨力；对区域成像和目标监视具备高角分辨力；窄波束的高抗干扰性能；高天线增益；容易检测小目标，包括电力线、电杆等。(2)大带宽：具有高信息速率，容易采用窄脉冲或宽带调频信号获得目标的细节结构特征；具有宽的扩谱能力，减少多径、杂波并增强抗干扰能力；相邻频率的雷达或毫米波识别器工作，易克服相互干扰；高距离分辨力，易得到精确的目标跟踪和识别能力。(3)高多普勒频率：慢目标和振动目标的良好检测和识别能力；易于利用目标多普勒频率特性进行目标特征识别；对干性大气污染的穿透特性，提供在尘埃、烟尘和干雪条件下的良好检测能力。(4)良好的抗隐身性能：当前隐身飞行器上所涂覆的吸波材料都是针对厘米波的。根据国外的研究，毫米波雷达照射的隐身目标，能形成多部位较强的电磁散射，使其隐身性能大大降低，所以，毫米波雷达还具有反隐身的潜力。目前大部分毫米波数据采集系统雷达信号处理过程数据数据流不能进行高一致性同步，采集数据类型单一。同时，目前大部分毫米波数据采集系统不能有效对数据流进行压缩处理，不能对不同类型的过程数据进行归档存储，不能保证数据分段记录后段间数据不丢失，不能对采集数据文件添加备注信息，不利于采集数据管理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种能够实现对雷达过程数据的分类采集和存储，并可以为记录的数据添加备注信息，实现对数据文件的无损实时压缩，实时文件分段记录的数据同步采集系统。本专利技术目的通过下述技术方案来实现：一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统，所述数据同步采集系统至少包括：雷达前端、雷达后端和数据采集系统，所述雷达前端与雷达后端相连，所述雷达后端经以太网通信模块和/或Can通信模块与所述数据采集系统相连；其中，所述雷达前端至少包括混频器和模数转换器ADC，所述雷达后端至少包括算法处理器DSP和逻辑处理器MCU；所述雷达前端经雷达后端和以太网通信模块将处理后的数据信号的帧起始标志位、周期计数数据和ADC采样数据发送到数据采集系统，并且，雷达后端的逻辑处理器MCU将所述雷达前端发出的数据进行的3次FFT获得原始目标的距离信息、角度信息和速度信息，并通过聚类跟踪算法获得跟踪后的目标信息，将周期计数数据、原始目标数据和聚类跟踪目标数据通过Can通信模块发送到数据采集系统。根据一个优选的实施方式，所述雷达后端的逻辑处理器MCU调度算法处理器DSP对雷达前端发出的ADC采样数据进行1DFFT，并将生成的1DFFT的结果通过雷达以太网通信模块发送到数据采集系统。根据一个优选的实施方式，逻辑处理器MCU调度雷达算法处理器DSP对1DFFT数据进行2DFFT，并将生成的2DFFT的结果通过雷达以太网通信模块发送到数据采集系统。根据一个优选的实施方式，逻辑处理器MCU进行CFAR和2DPeekSearch算法找到目标，根据多个通道目标2DFFT数据进行3DFFT，并将生成的3DFFT结果和帧结束标志通过雷达以太网通信模块发送到数据采集系统。根据一个优选的实施方式，所述数据采集系统包括设备通信模块、异步事件总线模块和数据采集处理器；所述设备通信模块的网络节点接受到以太网通信模块发送的数据，对数据解析后，将每一帧数据进行拆包提取出周期计数数据、ADC中频采样数据、1DFFT数据、2DFFT数据、3DFFT数据，并将数据以雷达处理过程数据事件的方式发送到所述异步事件总线模块。根据一个优选的实施方式，所述设备通信模块中的Can节点接收到Can通信模块传输的数据，对接受的Can数据进行解析获取原始目标列表信息和聚类跟踪后的目标列表信息，并将数据以原始/聚类目标事件的方式发送到所述异步事件总线模块，并设置事件数据接收时间戳为每一帧的起始Can报文接收时间戳。根据一个优选的实施方式，所述异步事件总线模块异步调用所述数据采集处理器，并将接收到的包括雷达处理过程数据事件和原始/聚类目标事件的两种类型事件根据帧号缓存到对应帧号的队列中，实现目标数据跟雷达处理过程数据的对齐。根据一个优选的实施方式，存入异步事件队列的两种类型事件的数据为采用GZIP/SZIP对数据流进行压缩存储后的数据。根据一个优选的实施方式，基于数据采集系统预设的分段间隔信息，所述数据采集处理器完成对缓存的异步队列扫描，当两种数据事件缓存就绪，则对异步数据队列进行整段截取，将数据异步的写入TDMS文件中，保证截取前后数据不丢失。根据一个优选的实施方式，所述数据采集处理器对录入TDMS文件中的雷达处理过程数据事件的数据分别建立数据通道，并将压缩数据流存储到对应通道中；所述数据采集处理器对TDMS文件日入备注属性，所述至少备注包括雷达固件版本信息，实验名称信息。前述本专利技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本专利技术可采用并要求保护的方案；且本专利技术，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本专利技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。本专利技术的有益效果：通过本专利技术的数据同步采集系统的结构设置，使得本专利技术提供的新的雷达数据采集系统可以采集的雷达过程数据有射频端ADC中频采样数据、距离维FFT数据、速度维FFT数据、角度FFT数据、原始目标数据和聚类跟踪目标数据，所有过程都存储到单个文件中，并进行数据分类，并可以为记录数据添加备注信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统，其特征在于，/n所述数据同步采集系统至少包括：雷达前端(5)、雷达后端和数据采集系统(2)，所述雷达前端(5)与雷达后端相连，所述雷达后端经以太网通信模块和/或Can通信模块(4)与所述数据采集系统(2)相连；/n其中，所述雷达前端(5)至少包括混频器和模数转换器ADC，所述雷达后端至少包括算法处理器DSP(6)和逻辑处理器MCU(7)；/n所述雷达前端(5)经雷达后端和以太网通信模块将处理后的数据信号的帧起始标志位、周期计数数据和ADC采样数据发送到数据采集系统(2)，/n并且，雷达后端的逻辑处理器MCU(7)将所述雷达前端(5)发出的数据进行的3次FFT获得原始目标的距离信息、角度信息和速度信息，并通过聚类跟踪算法获得跟踪后的目标信息，将周期计数数据、原始目标数据和聚类跟踪目标数据通过Can通信模块(4)发送到数据采集系统(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统，其特征在于，
所述数据同步采集系统至少包括：雷达前端(5)、雷达后端和数据采集系统(2)，所述雷达前端(5)与雷达后端相连，所述雷达后端经以太网通信模块和/或Can通信模块(4)与所述数据采集系统(2)相连；
其中，所述雷达前端(5)至少包括混频器和模数转换器ADC，所述雷达后端至少包括算法处理器DSP(6)和逻辑处理器MCU(7)；
所述雷达前端(5)经雷达后端和以太网通信模块将处理后的数据信号的帧起始标志位、周期计数数据和ADC采样数据发送到数据采集系统(2)，
并且，雷达后端的逻辑处理器MCU(7)将所述雷达前端(5)发出的数据进行的3次FFT获得原始目标的距离信息、角度信息和速度信息，并通过聚类跟踪算法获得跟踪后的目标信息，将周期计数数据、原始目标数据和聚类跟踪目标数据通过Can通信模块(4)发送到数据采集系统(2)。


2.如权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统，其特征在于，所述雷达后端的逻辑处理器MCU(7)调度算法处理器DSP(6)对雷达前端(5)发出的ADC采样数据进行1DFFT，并将生成的1DFFT的结果通过雷达以太网通信模块发送到数据采集系统(2)。


3.如权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统，其特征在于，逻辑处理器MCU(7)调度雷达算法处理器DSP(6)对1DFFT数据进行2DFFT，并将生成的2DFFT的结果通过雷达以太网通信模块发送到数据采集系统(2)。


4.如权利要求3所述的一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统，其特征在于，逻辑处理器MCU(7)进行CFAR和2DPeekSearch算法找到目标，根据多个通道目标2DFFT数据进行3DFFT，并将生成的3DFFT结果和帧结束标志通过雷达以太网通信模块发送到数据采集系统(2)。


5.如权利要求4所述的一种基于毫米波雷达的数据同步采集系统，其特征在于，所述数据采集系统(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢波，
申请(专利权)人：富临精工先进传感器科技成都有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51