毫米波时分线性调频多目标检测汽车防撞雷达制造技术

本发明专利技术涉及无线电定位雷达技术领域，具体是一种毫米波时分线性调频多目标检测汽车防撞雷达。采用全相参收／发基准信号，时分时序异步控制，收／发两用准光集成介质透镜天线阵列由ＤＳＰ按车道扫描波束警戒路面可能发生碰撞的目标，路况摄像结合本车速及ＧＰＳ数据ＭＣＵ控制时分ｎ路调制频率和波形毫米波线性锁相调频，经Ｒ／Ｔ↓［２］、环形器、波束开关、天线阵列发射，回波经天线阵列、波束开关、环形器、Ｒ／Ｔ↓［１］、低噪声高放、分谐波混频、中放、时分电路、多目标信号相关匹配滤波在ＤＳＰ与ＭＣＵ处理控制，遇多个路障目标ＤＳＰ抑制虚警确定方位、距离和相对速度，ＣＲＴ显示三维图像，目标距离越近分辨力越高，识别与本车最近距离的目标，小于安全距离声光报警，接近危险距离智能避障或减速、刹车，其控制参考路况、本车速及ＧＰＳ数据作出抉择，显著提高汽车行驶安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线电波发射和接收探测目标方位、距离和速度的
，具体是一种毫 米波时分线性调频多目标检测汽车防撞雷达。
技术介绍
目前，汽车等机动车大量增多，道路拥挤超负荷，车祸频繁发生，造成大量的生命伤亡 和重大的财产损失，成为全世界严重的社会问题，美、欧、日本等国投入大量人力和物力研 制先进防撞雷达，由于汽车防撞雷达工作环境和条件十分苛刻，快速行驶的车辆避撞过程的 时间极短，不足一秒钟，技术要求很高，存在不少难题需解决。据分析，FM-CW调频连续波 防撞雷达局限于检测单个目标，实际路况行驶多辆汽车、摩托车、电动车、自行车，还有众 多行人，因此不可避免地会出现遇到多个路障目标的问题。而不同目标雷达反射截面RCS是 不同的，其距离远近回波延时必然不同，运动速度不同其多普勒频移不同。调频调制信号用 单一频率、波形作为检测信号的标志，不能对观察区域内所有目标同时无模糊测距、测速。 且对可能发生碰撞的目标大小、距离远近分辨力单一，相邻多个目标回波相互交调、串扰对 检测数据分辨产生困难影响判断。由于调频连续波雷达发射能量辐射泄漏阻塞接收回波信号， 降低检测弱小目标回波信号。天线使用喇叭结构水平方向角度分辨力不够高，道路弯曲时更 差，反射式天线抛物面机扫速度慢抗振防尘、防蚀差故障率高，并影响汽车外观和气动性， 微带天线毫米波频率损耗较大。此外，简单雷达显示器不能显示全景信息图像，对多个目标 相对位置、距离远近及相对移动速度不能作出准确预警。脉冲体制雷达发射脉宽遮挡回波接 收信号存在盲距，不宜汽车近距防撞检测，汽车行驶在高速公路上无后视预警防撞雷达时有 发生多辆汽车追尾相撞的可能，天气能见度差时形势更为严峻。现有汽车防撞雷达缺少用传 感器信号构成闭环控制的功能，缺少道路环境天线自适应控制和自动避障、减速及刹车的智 能控制，能见度差或行驶遇险情不及时帮助司机解危避免事故。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供相对快速的同时测定多个路障目标方位、距离和速度的一种毫米波 时分线性调频多目标检测汽车防撞雷达。本专利技术技术方案设有设有环形器、中放、声表器件SAW匹配滤波器组、数据缓冲存储器FIF0、数字信号处理器DSP、微控制器MCU、双口存储器RM1、接口 I/O、路况摄像传感器、 本车速传感器、卫星定位传感器GPS、声光报警器、避障器、减速器、刹车器、键盘，还设 有收/发两用准光集成介质透镜天线阵列、波束开关、收/发开关T/R" T/R2、频率合成器、 时分电路、低噪声高放、分谐波混频器、毫米波时分线性调频器、调制信号发生器、多目标 信号提取电路、光栅扫描图像显示器CRT，其中，收/发两用准光集成介质透镜天线阵列按路 面最多车道量在车体前后设置线阵，频率合成器输出fcn接入时分电路为时钟信号、f"接入DSP为时钟信号、fc3接入MCU为时钟信号，DSP按车道编码脉冲分配序列接入波束开关、CRT， 时分电路预置经接口 1/0接入MCU，路况摄像传感器、本车速传感器、卫星定位传感器GPS 信号经接口 1/0接入MCU控制时分电路生成n路时分脉冲，高电平逻辑"1"接入收/发开关 T/R2，低电平逻辑"O"接入T/R!，频率合成器输出fN接入毫米波时分线性调频器锁定基频， 二或四次谐频为发射载频fQ，频率合成器输出fm接入调制信号发生器为基准频率，调制信号 发生器频率、波形变换预置端经接口 1/0接入MCU，路况摄像传感器、本车速传感器、卫星 定位传感器GPS信号MCU控制调制信号发生器产生n组调制信号频率和波形，在时分电路编 码为频率递增排列的n路脉冲接入毫米波时分线性调频器，经T/R2至环形器、波束开关，天 线阵列发射，频率合成器输出fl接入分谐波混频器为内在二或四次倍频本振信号、fi接入多 目标信号提取电路为中频相干检波基准信号，回波射频经天线阵列、波束开关、环形器、T/Rk 低噪声高放、分谐波混频器、中放，n路脉冲在时分电路时序异步选通门选取发射编码的n 组目标信号经声表器件SAW匹配滤波器组、多目标信号提取电路、数据缓冲存储器FIFO接入 DSP数据总线，DSP与MCU数据总线、地址线、控制线经双口存储器RAM汇接及提供仲裁信号， 接口 1/0分别接入CRT、声光报警器、避障器、减速器、刹车器、键盘，DSP软件设计片内分 组时分复用数据重排、动目标显示MTI、快速傅里叶变换FFT、距离旁瓣抑制、恒虚警处理 CFAR， MCU系统软件编程包括主程序和数据釆集、数据处理、对象控制子程序，中放检出自 动增益控制AGC电压经滤波、放大接入低噪声高放、中放AGC控制端，频率合成器、时分电 路、低噪声高放、分谐波混频器、波束开关、环形器、收/发开关T/Ri、 T/R2、毫米波时分线 性调频器集成为雷达收/发电路，屏蔽；其中，频率合成器由恒温晶振、晶振分频器、倍频放大链、混频器、鉴相器、环路滤波 器、压控振荡器VCO、环路分频器组成，VCO由砷化镓高电子迁移率晶体管GaAsHEMT、介质 谐振器反馈振荡变容管压控调谐，环路分频器由前置分频器和可编程分频器组合，可编程分 频器分频控制端接口 I/O经接入微控制器MCU，恒温晶振输出分两路， 一路经倍频放大链与 VCO输出接入混频器后，再经环路分频器接入鉴相器，另一路经晶振分频接入鉴相器，鉴相 电压经环路滤波器压控VCO锁相频率合成，VCO输出fw锁定毫米波时分线性调频器基频，输 出谐频为雷达载频f。， ft经定向耦合器为分谐波混频器内在倍频本振信号fL，可编程分频器 输出fi为中频相干检波基准信号、fm为调制基准信号、fd为时分时钟信号、fc2为DSP时钟 信号、fc3为MCU时钟信号；收/发两用准光集成介质透镜天线阵列由介质基片微带双偶极振子集成天线、介质透镜、 阵列基座、防护罩构成，介质透镜是一端面为半球体，另一端面为圆柱体截面，介质基片微 带双偶极振子集成天线紧贴放置在介质透镜的圆柱截面为馈源，介质透镜半球端面为天线辐 射面，天线阵列按路面最多车道量设置收/发两用线阵，在车前、后方向一车道设至少一透镜 天线，阵元水平直线排列安置在阵列基座上，外置防护罩，数字信号处理器DSP按车道编码 脉冲分配序列接入波束开关和光栅扫描图像显示器CRT坐标变换器；波束开关在天馈波导传输线集成PIN二极管芯片，串、并联为单刀单掷开关SPST，控制 偏压经低通网络接入数字信号处理器DSP按车道编码脉冲分配序列，多个SPST波束丌关组合成单刀多掷开关，收/发开关T/R!、 T/R2设在环形器收/发分支处，均由PIN二极管芯片，串、 并联为单刀单掷开关SPST，偏压经低通网络由时分脉冲高电平逻辑"1"接入T/R2，低电平 逻辑"0"接入T/R"毫米波时分线性调频器由毫米波压控振荡器VCO、环路滤波器LF、鉴相器DP组成，其 VCO由耿管Gurm、超突变结变容管及电容芯片、鳍线波导、悬置微带线构成，鳍线设单脊周 期栅，耿管Gimn谐振电路、变容管调谐支路匹配安装在单脊鳍线上，偏压、调制信号经接地 旁路电容悬置微带线引入，频率合成器输出ft与其VCO基频信号接入鉴相器DP，相差电压经 环路滤波器LF接至VCO变容管压控端，并接入n路时分脉冲线性调频，由输出波导隔离基频 选取二或四次谐频为雷达发射载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毫米波时分线性调频多目标检测汽车防撞雷达，设有环形器、中放、匹配滤波器组、数据缓冲存储器ＦＩＦＯ、数字信号处理器ＤＳＰ、微控制器ＭＣＵ、双口存储器ＲＡＭ、接口Ｉ／Ｏ、路况摄像传感器、本车速传感器、卫星定位传感器ＧＰＳ、声光报警器、避障器、减速器、刹车器、键盘，其特征在于：还设有收／发两用准光集成介质透镜天线阵列、波束开关、收／发开关Ｔ／Ｒ↓［１］、Ｔ／Ｒ↓［２］、频率合成器、时分电路、低噪声高放、分谐波混频器、毫米波时分线性调频器、调制信号发生器、多目标信号提取电路、光栅扫描图像显示器ＣＲＴ，其中，收／发两用准光集成介质透镜天线阵列按路面最多车道量在车体前、后设置线阵，频率合成器输出ｆ↓［ｃ１］接入时分电路为时钟信号、ｆ↓［ｃ２］接入ＤＳＰ为时钟信号、ｆ↓［ｃ３］接入ＭＣＵ为时钟信号，ＤＳＰ按车道编码脉冲分配序列接入波束开关、ＣＲＴ，时分电路预置经接口Ｉ／Ｏ接入ＭＣＵ，路况摄像传感器、本车速传感器、卫星定位传感器ＧＰＳ信号经接口Ｉ／Ｏ接入ＭＣＵ控制时分电路生成ｎ路时分脉冲，高电平逻辑“１”接入收／发开关Ｔ／Ｒ↓［２］，低电平逻辑“０”接入Ｔ／Ｒ↓［１］，频率合成器输出ｆ↓［Ｎ］接入毫米波时分线性调频器锁定基频，二或四次谐频为发射载频ｆ↓［０］，频率合成器输出ｆｍ接入调制信号发生器为基准频率，调制信号发生器频率、波形变换预置端经接口Ｉ／Ｏ接入ＭＣＵ，路况摄像传感器、本车速传感器、卫星定位传感器ＧＰＳ信号ＭＣＵ控制调制信号发生器产生ｎ组调制信号频率和波形，在时分电路编码为频率递增排列的ｎ路脉冲接入毫米波时分线性调频器，经Ｔ／Ｒ↓［２］至环形器、波束开关，天线阵列发射，频率合成器输出ｆ↓［Ｌ］接入分谐波混频器为内在二或四次倍频本振信号、ｆ↓［ｉ］接入多目标信号提取电路为中频相干检波基准信号，回波射频经天线阵列、波束开关、环形器、Ｔ／Ｒ↓［１］、低噪声高放、分谐波混频器、中放，ｎ路脉冲在时分电路时序异步选通门选取发射编码的ｎ组目标信号经匹配滤波器组、多目标信号提取电路、数据缓冲存储器ＦＩＦＯ接入ＤＳＰ数据总线，ＤＳＰ与ＭＣＵ数据总线、地址线、控制线经双口存储器ＲＡＭ汇接及提供仲裁信号，接口Ｉ／Ｏ分别接入ＣＲＴ、声光报警器、避障器、减速器、刹车器、键盘，ＤＳＰ软件设计片内分组时分复用数据重排、动目标显示ＭＴＩ、距离旁瓣抑制、快速傅里叶变换ＦＦＴ、恒虚警处理ＣＦＡＲ，ＭＣＵ系统软件编程包括主程序和数据采集、数据处理、对...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮树成，
申请(专利权)人：阮树成，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]