一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达技术方案

本发明专利技术公开了一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，该激光雷达包括天线、传输单元、信号处理单元、终端控制单元及汽车防撞单元；天线，用于把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介中传播的电磁波或进行相反的变换；传输单元，用于由传感器通过天线发射毫米波探测信号，并由天线接收经障碍物反射回来的毫米波信号；信号处理单元，用于对毫米波信号进行预处理；终端控制单元，用于接收预处理信息，并向汽车防撞单元传递控制指令；汽车防撞单元，用于接收控制指令，并根据控制指令完成紧急制动。本发明专利技术很好的解决了距离速度的耦合问题，使得算法在硬件实现上也相对简单，降低了硬件实现的成本。的成本。的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达


[0001]本专利技术涉及汽车安全
，具体来说，涉及一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达。

技术介绍

[0002]当前，汽车作为运输和交通的主要手段，已成为当今社会生活中不可缺少的工具。近年来，随着经济的发展，公路交通运输量日益增大，汽车保有量也不断增加，在它给人类社会带来便利的同时，随之而来的问题是显而易见的:随着汽车数量的快速增加，交通事故频繁发生，由此导致的生命财产损失数目惊人。据资料统计，全世界死于车祸的人数要比第二次世界大战的死亡人数还要多。交通事故频发的三大主因是超速、超员、违规驾驶，而碰撞是交通事故的主要表现形式，交通事故己经成为现代社会的第一公害。
[0003]高速公路上汽车碰撞事故是世界各国高速公路上最频繁、最危险、损失最大的事故，已引起了公路管理部门、保险公司和司机乘客的极大关注和关心。虽然现有的汽车上一般都装配有安全带、安全气囊等防护装置，但这是一种事故发生之后才提供应急保护的被动式防护装置，功能有限，撞车事故仍然造成大量的人员伤亡和巨大的经济损失。对于公路交通事故的分析表明，80％以上的车祸是由于司机反应不及所引起的，超过65％的车辆相撞属于追尾相撞。研究同时表明:若司机能够提早1到2秒钟意识到事故的发生并采取相应的措施，则可避免很多交通事故。现在世界各国正在研究开发如汽车防撞雷达等主动式安全驾驶辅助装置，减少司机的负担和判断错误，对于提高交通安全、降低恶性交通事故发生率、减少生命财产损失将起到重要的作用。
[0004]我因对汽车防撞雷达的研究起步较晚。目前，国内在汽车防撞方面只局限于倒车雷达的研制和生产，至于前向探测雷达。
[0005]目前，国内研究者已将注意力投向了新型的汽车防撞雷达，即自主智能巡航控制系统。该系统能够自动地使自车与前车的间距和相对速度保持在
‑‑
个安全的范围内。整个过程不需要人工控制，从而大大地减轻了驾驶员的负担。而且，在一部车上不仅安装前视防撞雷达，还配备有侧视及后视防撞雷达。
[0006]虽然目前有不少的汽车厂商和科研院所都做了一些跟踪与探索，但没有实现产业化，无法规避潜在危险目标。
[0007]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0008]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0009]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0010]一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，该激光雷达包括天线、传输单元、信号处理单元、终端控制单元及汽车防撞单元；
[0011]所述天线，用于把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介中传播的电磁波或进行相反的变换；
[0012]所述传输单元，用于由传感器通过天线发射毫米波探测信号，并由天线接收经障碍物反射回来的毫米波信号；
[0013]所述信号处理单元，用于对毫米波信号进行预处理；
[0014]所述终端控制单元，用于接收预处理信息，并向汽车防撞单元传递控制指令；
[0015]所述汽车防撞单元，用于接收控制指令，并根据控制指令完成紧急制动；
[0016]所述终端控制单元包括报警模块和显示模块。
[0017]进一步的，所述传输单元包括调制信号产生模块、发射机、接收机、混频器及振荡源；
[0018]其中，所述调制信号产生模块，用于由信号源产生调制信号。
[0019]进一步的，所述由传感器通过天线发射毫米波探测信号，并由天线接收经障碍物反射回来的毫米波信号包括以下步骤：
[0020]由信号源产生调制信号；
[0021]调制信号通过振荡源一部分输入混频器作为本振信号，另外一部分信号通过发射机经天线以电磁波的方式向外发射出去；
[0022]电磁波在空气中传播遇到前方车辆时有一部分反射回来；
[0023]反射回来的电磁波被天线接收通过接收机形成回波信号；
[0024]将回波信号输入混频器与原先的本振信号混频后得到差拍信号。
[0025]进一步的，所述差拍信号包括前方车辆的相对距离信息和相对速度信息。
[0026]进一步的，所述信号处理单元包括放大器、解调器、滤波器、数模转换模块及信号处理模块；
[0027]其中，数模转换模块，用于将差拍信号转换成数字信号；
[0028]信号处理模块，用于对数字信号进行处理。
[0029]进一步的，所述接收预处理信息，并向汽车防撞单元传递控制指令包括以下步骤：
[0030]将差拍信号经过放大滤波处理；
[0031]经A/D变换对所得到的数字信号作数字信号处理，并得到前方车辆的距离、速度信息的数据信息。
[0032]进一步的，所述将差拍信号经过放大滤波处理的计算公式如下：
[0033]上扫频差拍公式：
[0034][0035]下扫频差拍公式：
[0036][0037]式中，K为波长，τ(t)为回波信号相对于发射信号得瞬时回波延时，f0为中心频率，μ为调频斜率，cos{}为余弦函数，t为时间。
[0038]进一步的，所述经A/D变换对所得到的数字信号作数字信号处理的计算公式如下：
[0039]傅立叶变换公式如下：
[0040]X(k)＝DFT[S
B
(t)][0041]式中，DFT为离散傅里叶变换，S
B
(t)为差拍公式，
[0042]由上述算法变换求得：
[0043]上扫频段差拍信号的差拍频率为：
[0044][0045]下扫频段差拍信号的差拍频率为：
[0046][0047]计算前方车辆的距离与速度，且前方车辆的距离计算公式如下：
[0048][0049]前方车辆的速度计算公式如下：
[0050][0051]式中，f
b+
为上扫频段差拍信号的差拍频率，f
b
‑
为下扫频段差拍信号的差拍频率，S
B
(t)为差拍公式，f
d
为有相对运动的目标的多普勒频移，ΔF为调制频率，T
p
为调制周期，R前方车辆的距离，c为光速，f0为中心频率。
[0052]进一步的，接收预处理信息，并向汽车防撞单元传递控制指令包括以下步骤：
[0053]将数据信息与预设的减速距离数据和预设的刹车距离数据进行比较；
[0054]当达到预设的减速距离数据或预设的刹车距离数据，控制器便会输出减速信号或刹车信号；
[0055]将算出的距离数据送到距离显示器，由司机根据情况自行处理。
[0056]进一步的，所述接收控制指令，并根据控制指令完成紧急制动包括以下步骤：
[0057]接收减速信号或刹车信号，并使汽车减速或刹车；
[0058]规划避让路线，并实时设定转向角以及控制刹车油路；
[0059]当发生撞时，启动防护措本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，该激光雷达包括天线、传输单元、信号处理单元、终端控制单元及汽车防撞单元；所述天线，用于把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介中传播的电磁波或进行相反的变换；所述传输单元，用于由传感器通过天线发射毫米波探测信号，并由天线接收经障碍物反射回来的毫米波信号；所述信号处理单元，用于对毫米波信号进行预处理；所述终端控制单元，用于接收预处理信息，并向汽车防撞单元传递控制指令；所述汽车防撞单元，用于接收控制指令，并根据控制指令完成紧急制动；其中，所述终端控制单元包括报警模块和显示模块。2.根据权利要求1所述的一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，所述传输单元包括调制信号产生模块、发射机、接收机、混频器及振荡源；其中，所述调制信号产生模块，用于由信号源产生调制信号。3.根据权利要求2所述的一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，所述由传感器通过天线发射毫米波探测信号，并由天线接收经障碍物反射回来的毫米波信号包括以下步骤：由信号源产生调制信号；调制信号通过振荡源一部分输入混频器作为本振信号，另外一部分信号通过发射机经天线以电磁波的方式向外发射出去；电磁波在空气中传播遇到前方车辆时有一部分反射回来；反射回来的电磁波被天线接收通过接收机形成回波信号；将回波信号输入混频器与原先的本振信号混频后得到差拍信号。4.根据权利要求3所述的一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，所述差拍信号包括前方车辆的相对距离信息和相对速度信息。5.根据权利要求1所述的一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，所述信号处理单元包括放大器、解调器、滤波器、数模转换模块及信号处理模块；其中，数模转换模块，用于将差拍信号转换成数字信号；信号处理模块，用于对数字信号进行处理。6.根据权利要求5所述的一种用于汽车防碰撞系统的激光雷达，其特征在于，所述接收预处理信息，并向汽车防撞单元传递控制指令包括以下步骤：将差拍信号经过放大滤波处理；经A/D变换对所得...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢兵，
申请(专利权)人：江苏神雨护航科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：