一种基于毫米波雷达测距和制造技术

本发明专利技术公布了一种基于毫米波雷达测距和

【技术实现步骤摘要】
一种基于毫米波雷达测距和STM32智能决策的汽车避障方法


[0001]汽车避障主要检测视线触及不到的障碍物和距离判断，辅助驾驶员准确避障
。
一种基于毫米波雷达
AWR1642
汽车避障的方法用毫米波雷达电子元件高速测量距离，用自适应算法判断安全距离和障碍物
。
属于嵌入式系统领域
。

技术介绍

[0002]汽车成为现代人们工作
、
学习
、
生活的重要交通工具之一，方便了现代人们高效工作
、
学习和生活
。
汽车电子设备是车辆的辅助电子设施，提供发动机
、
速度
、
空调等状态的监控和感知，已成为汽车密不可分的组成部分
。
汽车电子设备提供了倒车距离测量和障碍物检测
。
受光照
、
障碍物死角的影响，已有的倒车电子检测设备有时不能很好地检测到障碍物，造成安全隐患
。
因此，在汽车避障领域的深入研究成为该领域迫切需要解决的问题
。

技术实现思路

[0003]雷达原指“无线电探测和测距”，是通过发射电磁波，并对电磁波进行处理而得到探测物体的具体位置等信息
。
当前雷达可以测量目标包括距离和角度，而且可以将这些信息返回并收集到雷达探测器
。24GHz
到
77GHz
是车载毫米波雷达的主要工作频段范围
。
在
76GHz
到
81GHz
的频段范围，主要用于中短距离毫米波雷达，扫描带宽达
4GHz
，其中距离分辨率可达
4cm。
将雷达运用到汽车避障领域具有非常使用的意义
。
[0004]AWR164
是毫米波雷达传感器，采用
45
‑
nm RF COMO
的制造工艺，功耗低
、
尺寸小
、
集成度高，适用于近距离目标感知，允许精确测量障碍物，可实现避障的功能
。
因此，
AWR1642
毫米波雷达适用于汽车的避障设计
。
[0005]嵌入式实时操作系统具有低功耗
、
体积小和成本低的特点
。STM32MP157
微处理器基于
ARM Cortex
‑
A7 CPU
，主频达
8000MHz
，可连接种类丰富的硬件资源
。
它是基于
Linux
系统开发，工作效率高，可以避免系统的状态不稳定等信息
。
专利选用该芯片作为研发避障处理设备
。
[0006]将
AWR1642
与
STM32MP157
连接，
AWR1642
用于收集信号，在
STM32
运用自适应阈值判断障碍物的危险度，
STM32MP157
用于将得到的距离输出在液晶显示屏上，并根据距离实现报警的提示
。
专利设计可以更好地将信号的收集
、
处理和显示过程
。
[0007]在雷达系统中，测量距离基本概念是指电磁信号发射过程中被其发射路径上的物体阻挡进行的发射
。FMCW
雷达系统
(
如图
1)
所用信号的频率随时间变化呈线性变化升高
。
这种类型的信号也称为线性调频脉冲
。
[0008]调频连续波
FMCW
雷达和脉冲雷达技术是两种在高精度雷达测距中使用的技术
。
[0009]合成器生成一个线性调频脉冲，由发射天线
(TX
天线
)
发射
。
障碍物对该线性调频脉冲的反射生成一个由接收天线
(RX
天线
)
捕捉的反射线性调频脉冲
。
[0010]混频器将
RX
与
TX
信号合并到一起，生成一个中频
(IF)
信号
。
[0011]混频器是一个电子组件，将两个信号合并到一起生成一个具有新频率的新信号
。
设两个信号为分别为正弦信号和信号经过计算得到障碍物与
AWR1642BOOST
模块的距离
。
专利专利技术申请书籍此计算汽车与障碍物之间的距离
。
[0012]输出
x
out
有一个瞬时频率，等于两个输入正弦函数的瞬时频率之差
。
输出
x
out
的相位等于两个输入信号的的相位之差
[0013]混频器的运行方式还可以以图形的方式
。
通过观察作为时间函数的
TX
和
RX
的线性调频脉冲频率表示法来加以理解
。RX
线性调频脉冲是
TX
线性调频脉冲的延时，延时
τ
为其中
d
是与被检测物体的距离，
c0是光速
。
[0014]AWR1642
的混频
IF
信号在
TX
线性调频脉冲和
RX
线性调频脉冲重叠的时段有效
。
[0015]混频器输出信号是正弦波
。IF
信号的初始相位是
IF
信号起点对应的时间点的
TX
线性调频脉冲相位与
RX
线性调频脉冲相位之差由计算距离
d
的公式是
[0016]算法思想
[0017]AWR1642BOOST(
如图
2)
的毫米波雷达包括毫米波射频前端和两个发送器
(TX)
和四个接收器
(RX)
的模拟基带信号链，配置了
DSP
和
MCU
用户可编程处理内核
。MCU
配置射频前端工作，通过发射天线把信号发射出去，然后射频前端对反射回来的信号进行检测处理，由模数转换器将中频模拟信号转换为数字信号，再通过
DSP
做数字信号处理，最后由
MCU
将处理的结果传到
PC
端
。
如图3所示
。
[0018]利用发射的毫米波和接收到的毫米波的时间间隔和毫米波传播速度来计算汽车与障碍物之间的距离
。
附图说明
[0019]图1为
FMCW
框图，图2为
AWR1642
逻辑功能图，图3为
AWR1642BOOST
数据处理流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于毫米波雷达测距和
STM32
智能决策的汽车避障方法，其特征在于包括以下步骤：步骤
A
搭建由边端汽车防撞平台；步骤
B
对毫米波雷达
AWR1642
获取的信号计算距离
、
角度；步骤
C
用
AWR1642
获取的距离
、
角度判断障碍物危险级别；步骤
D
根据测量障碍物距离自适应判断障碍物危险级别
。2.
如权利要求1所述利用毫米波激光雷达量测距离，用轻量级边端处理单元智能判断距离
、
实现汽车避障
。
所述包括：运用毫米波雷达
AWR1642
获取距障碍物距离数据；用
STM32
对距离数据进行判断车尾距障碍物距离，驱动扬声器报警，并在
LCD
显示障碍物的相关信息
。3.
如权利要求1所述一种基于毫米波雷达测距和
STM32
智能决策的汽车避障方法，其特征在于步骤
A
连接毫米波雷达
AWR1642
和
STM32
，用
I2C
总线连接
STM32
和
RGB LCD
，用
GPIO
接口连接
STM32
和扬声器
。
其特征在于步骤
B
由公式
f
IF
＝
S2d/c(
其中
f
IF
是中频信号的频率，
S
为调频连续波的斜率，
c
是光速
)
得到障碍物到毫米波雷达的距离
d
＝
f
IF
·
c/2S
；步骤
B
角度估计需要至少两个接收天线，毫米波雷达
AWR1642
有两个发射天线，四个接收天线；用一个发射天线发射的激光束在两个接收天线的距离变化量为
Δ
d
，从目标物体
(
障碍物
)
到每个接收天线的距离在
FFT
变换后的幅角峰值的相位改变，用来估计目标物体
(
障碍物
)
的角度，
ω
＝2πΔ
d/
λ
；步骤
B
发射天线发射一帧调频连续波束，接收天线
FFT

【专利技术属性】
技术研发人员：杜振龙，王刚克，李晓丽，陈东，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：