一种车载超声相控阵雷达及雷达探测系统技术方案

本申请公开了一种车载超声相控阵雷达及雷达探测系统，涉及车载雷达技术领域。利用超声相控阵原理实现对车用超声雷达探测距离的增加和角度的拓宽，使得车载超声雷达的探测性更好。该车载超声相控阵雷达包括外壳、超声收发模块、功率放大器、雷达主体、温度传感器和数据处理模块；超声收发模块能够发出激励信号，并接收回波信号；雷达主体包括多个超声波传感器阵元；超声波传感器阵元能够对超声收发模块发出的激励信号进行相位调整并产生不同相位的超声波；温度传感器的两端分别连接超声收发模块和数据处理模块；数据处理模块能够解算回波信号中的相位信息，得到目标回波中所探测物体的距离、角度和速度信息。本申请同时还公开了一种雷达探测系统。了一种雷达探测系统。了一种雷达探测系统。

【技术实现步骤摘要】
一种车载超声相控阵雷达及雷达探测系统


[0001]本申请涉及车载雷达
，尤其涉及一种车载超声相控阵雷达及雷达探测系统。

技术介绍

[0002]超声波是波长大于20kHz的高频机械纵波，其具有频率高、波长短、能量大且集中、穿透性强、衍射弱和定向传播性好的特点。超声雷达是超声波的主要应用之一，其原理是超声波雷达传感器发射超声波，若在一定的范围内碰到障碍物，就会产生一定的反射波回到超声波雷达传感器。超声波雷达是目前技术较为成熟的雷达传感器之一，长久以来被作为倒车雷达应用在各种车型上。
[0003]现有的超声雷达可以实现位置检测和车辆定位等功能，具有对雨、雪、雾霾天气不敏感、成本较低和技术原理简单等优势。但是现有的超声雷达难以实现对较远范围内目标的监测。目前市场上的倒车雷达监测距离一般为0.1～3m，其探测范围十分有限。另外，目前投入使用的超声辅助泊车系统，其探测方向一般为车辆侧向，尤其是驾驶室右方，监测范围较窄。

技术实现思路

[0004]本申请的实施例提供一种车载超声相控阵雷达及雷达探测系统，利用超声相控阵原理，实现对车用超声雷达探测距离的增加和角度的拓宽，使得车载超声雷达的探测性能更好。
[0005]为达到上述目的，一方面，本申请的实施例提供了一种车载超声相控阵雷达，包括外壳以及设置在所述外壳内的超声收发模块、功率放大器、雷达主体、温度传感器和数据处理模块；所述超声收发模块能够发出激励信号，并接收探测物体反射的回波信号；所述功率放大器的输入端连接所述超声收发模块的发射端；所述雷达主体包括多个超声波传感器阵元；多个所述超声波传感器阵元的输入端均连接所述功率放大器的输出端；所述超声波传感器阵元能够对所述超声收发模块发出的激励信号进行相位调整并产生不同相位的超声波；所述温度传感器的两端分别连接所述超声收发模块的接收端和所述数据处理模块的输入端；所述数据处理模块能够解算回波信号中的相位信息，得到目标回波中所探测物体的距离、角度和速度信息。
[0006]进一步地，所述超声波传感器阵元包括中心阵元、六组内层阵元和六组外层阵元；六组所述内层阵元环和六组所述外层阵元均沿周向均布在所述中心阵元的外侧。
[0007]进一步地，所述中心阵元和六组所述内层阵元的数量均为一个；六组所述外层阵元的数量均为两个。
[0008]进一步地，所述雷达主体还包括圆筒状外壳以及分别设置在所述圆筒状外壳前后两端的金属固定板；所述金属固定板上开设与所述超声波传感器阵元的外形相适配的安装孔，所述超声波传感器阵元的两端固定在所述安装孔内。
[0009]进一步地，位于前端的金属固定板的前表面上涂覆吸波涂料，所述吸波涂料能够吸收和衰减反射到所述金属固定板的前表面的超声波。进一步地，所述超声波传感器阵元包括圆筒状阵元外壳以及设置在所述圆筒状外壳内且依次连接的移相器、压电晶片振子和共振板；所述移相器的输入端与所述功率放大器的输出端连接；所述移相器的输出端通过电极端子与所述压电晶片振子连接；所述移相器能够对所述超声收发模块发出的激励信号进行延时，得到不同相位的激励信号；所述压电晶片振子和共振板能够根据不同相位的激励信号产生不同相位的超声波束。
[0010]进一步地，所述圆筒状外壳上设有穿线孔，所述穿线孔靠近所述圆筒状外壳的后端设置。
[0011]进一步地，所述圆筒状外壳焊接在所述车辆内或通过支架固连在所述车辆上。
[0012]另一方面，本申请的实施例还提供了一种雷达探测系统，包括汽车电子控制单元、车辆自诊断系统、车载显示屏、蜂鸣器和多个车载超声相控阵雷达；所述车载超声相控阵雷达为上述任一所述的车载超声相控阵雷达；所述车载超声相控阵雷达、所述汽车电子控制单元、所述车辆自诊断系统、所述车载显示屏和所述蜂鸣器均通过CAN总线连接；所述汽车电子控制单元分别与所述车载显示屏和所述蜂鸣器连接；所述车辆自诊断系统能够获取多个所述车载超声相控阵雷达探测到的物体的距离、角度和速度信息，并判断信息是否满足预设条件；所述预设条件为探测物体的距离、角度或速度是否大于预设值；若是，则所述车辆自诊断系统发送故障状态信息至所述汽车电子控制单元；所述汽车电子控制单元驱动防抱死制动系统安全制动，并控制所述车载显示屏显示警示信息，控制所述蜂鸣器播放警示音。若否，则所述车辆自诊断系统发送正常状态信息至所述汽车电子控制单元；所述汽车电子控制单元将多个所述车载超声相控阵雷达探测到的物体的距离、角度和速度信息进行整合并控制所述车载显示屏进行显示。
[0013]进一步地，所述车辆为乘用车；所述车载超声相控阵雷达的数量为四个；还包括两个超声波传感器阵元；四个所述车载超声相控阵雷达分别设置在乘用车的前保险杠中部、后保险杠中部、左侧车门中间底部和右侧车门中间底部位置；两个所述超声波传感器阵元分别设置在车顶与两侧A柱交汇处；或，所述车辆为卡车；所述车载超声相控阵雷达为八个；还包括十个超声波传感器阵元；其中两个所述车载超声相控阵雷达分别设置在卡车的前保险杠两侧；四个所述车载超声相控阵雷达分别设置在货厢顶部四角位置；两个所述车载超声相控阵雷达设置于车架下方油箱的左右两侧；其中四个所述超声波传感器阵元等距设置于前挡风玻璃上方位置；另外六个所述超声波传感器阵元分两组对称设置于后保险杠左右两侧。
[0014]本申请相比现有技术具有以下有益效果：
[0015]1、本申请实施例车载超声相控阵雷达将超声波传感器阵元按照平面圆形阵列排布，与超声收发模块输出的简谐激励相配合发出超声波并接收回波信号，形成超声相控阵，实现了在驾驶情况下对雷达宽广角、中长距离范围内障碍物角度、距离和速度的测量，使得车载超声雷达的探测性能更好。
[0016]2、本申请实施例只采用超声传感器即可实现初步环境感知，相比现有技术通过多个传感器融合达成环境感知，本申请实施例的结构更加简单，成本也更低。
[0017]3、本申请实施例首次将一直应用于医疗、精密检测领域的超声相控阵技术应用于
车载超声雷达，使得车载超声雷达的探测性能更好。
[0018]4、本申请实施例雷达探测系统将车载超声相控阵雷达、车辆电子控制模块和车辆自诊断系统通过CAN通讯总线连接，在增加了探测距离和拓宽了探测角度的前提下，还可以将雷达探测的空间信息传递到车辆系统并进行处理，实现探测障碍物数据、危险情况警示及制动、数据可视化、初步环境重建等功能。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本申请实施例车载超声相控阵雷达的结构示意图；
[0021]图2为本申请实施例车载超声相控阵雷达中雷达主体的立体结构示意图；
[0022]图3为本申请实施例车载超声相控阵雷达中超声波传感器阵元的结构示意图；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载超声相控阵雷达，其特征在于，包括外壳以及设置在所述外壳内的超声收发模块、功率放大器、雷达主体、温度传感器和数据处理模块；所述超声收发模块能够发出激励信号，并接收探测障碍物反射的回波信号；所述功率放大器的输入端连接所述超声收发模块的发射端；所述雷达主体包括多个超声波传感器阵元；多个所述超声波传感器阵元的输入端均连接所述功率放大器的输出端；所述超声波传感器阵元能够对所述超声收发模块发出的激励信号进行相位调整并产生不同相位的超声波；所述温度传感器的两端分别连接所述超声收发模块的接收端和所述数据处理模块的输入端；所述数据处理模块能够解算回波信号中的相位信息，得到目标回波中所探测物体的距离、角度和速度信息。2.根据权利要求1所述的车载超声相控阵雷达，其特征在于，所述超声波传感器阵元包括中心阵元、六组内层阵元和六组外层阵元；六组所述内层阵元环和六组所述外层阵元均沿周向均布在所述中心阵元的外侧。3.根据权利要求2所述的车载超声相控阵雷达，其特征在于，所述中心阵元和六组所述内层阵元的数量均为一个；六组所述外层阵元的数量均为两个。4.根据权利要求1所述的车载超声相控阵雷达，其特征在于，所述雷达主体还包括圆筒状外壳以及分别设置在所述圆筒状外壳前后两端的金属固定板；所述金属固定板上开设与所述超声波传感器阵元的外形相适配的安装孔，所述超声波传感器阵元的两端固定在所述安装孔内。5.根据权利要求4所述的车载超声相控阵雷达，其特征在于，位于前端的金属固定板的前表面上涂覆吸波涂料，所述吸波涂料能够吸收和衰减反射到所述金属固定板的前表面的超声波。6.根据权利要求1所述的车载超声相控阵雷达，其特征在于，所述超声波传感器阵元包括圆筒状阵元外壳以及设置在所述圆筒状外壳内且依次连接的移相器、压电晶片振子和共振板；所述移相器的输入端与所述功率放大器的输出端连接；所述移相器的输出端通过电极端子与所述压电晶片振子连接；所述移相器能够对所述超声收发模块发出的激励信号进行延时，得到不同相位的激励信号；所述压电晶片振子和共振板能够根据不同相位的激励信号产生不同相位的超声波束。7.根据权利要求4所述的车载超...

【专利技术属性】
技术研发人员：邸立明，张珺垚，高鹏程，孙琢刚，万涛，张正，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：