【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及毫米波雷达，尤其涉及一种具有自动变焦功能的毫米波雷达装置及控制方法。
技术介绍
1、毫米波雷达技术广泛应用于无人驾驶汽车、路侧感知、安全监控、地质勘探等多个领域用。相机通过变焦功能可以提高对特定区域的分辨率以便于对特定区域进行观测。然而，毫米波雷达系统中发射频率、天线方向和接收参数等参数均是固定的，因而距离分辨率和检测范围也是固定不变的，无法像相机一样通过变焦实现对特定区域的观测。
2、在实际应用场景中，往往需要对某些特定区域进行更高分辨率和更精确的检测，例如在路侧感知应用场景中，会需要实现对超远距离的路侧感知，或者某个特定区域超高分辨率的观测。传统固定距离分辨率和检测范围的毫米波雷达系统由于无法动态地调整系统参数，也无法满足该类高分辨率和远距离检测等不同场景下的需求。另外，传统的毫米波雷达设备在固定安装后，由于其而距离分辨率和检测范围是固定不变的，通常都是从距离0m开始检测，当使用多台雷达设备对多个区域进行检测时，各台雷达设备均需要从距离0m开始检测，各台雷达设备之间的检测区域会存在重合，导致资源浪费。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种实现方法简单、成本低、灵活性强且资源利用率高的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置及控制方法，能够实现自动“变焦”效果，灵活调整焦点和分辨率，便于实现特定区域高分辨率的观测。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种
4、进一步的，所述第二混频模块与所述adc转换模块之间还设置有低通滤波器模块。
5、进一步的，还包括分别与所述信号抽取模块、第二本振模块连接的本振频率控制模块，以用于根据变焦后所需查看的区域距离范围确定出所述第二本振信号l1的频率fl1提供给所述第二本振模块，以及根据确定出的第二本振信号l1的频率fl1确定出所述信号抽取模块的参数以控制抽取频率。
6、进一步的，还包括设置在信号抽取模块输出端的压缩编码模块，以用于对抽取出的信号进行数据压缩编码。
7、进一步的，所述数据压缩编码模块包括相互连接的压缩编码单元以及数据存储单元，所述压缩编码单元用于将抽取后数据压缩编码为8bit浮点格式数据，其中使用1bit位表示符号位，使用3bit位表示指数部分以及使用4bit位表示尾数，所述指数部分的各数据位中前多个数据位按照第一斜率线性表示比特位数、其余数据位按照第二斜率线性表示比特位数，所述第一斜率小于所述第二斜率，且所述指数部分的首位指数映射为2的实际指数值、最后一位指数映射为n－2的实际指数值，n表示待压缩数据的比特位数，所述数据存储单元用于存储经过压缩编码后的数据。
8、进一步的，所述信号处理模块还包括fft处理单元、cfar检测单元，所述信号抽取模块设置在所述fft处理单元的输入端。
9、一种利用上述毫米波雷达装置的控制方法，步骤包括：
10、步骤s1.获取毫米波雷达装置原始的检测距离范围[0，rmax]以及原始采样频率fs，其中rmax为检测距离的最大值；
11、步骤s2.根据变焦后所需查看的区域距离范围[r′min,r′max]计算对应的频率检测范围[fif-min,fif-max]，并根据频率检测范围[fif-min,fif-max]确定第二本振信号l1的频率fl1；
12、步骤s3.根据确定的第二本振信号l1的频率fl1计算出变焦后的采样率f′s以及变焦倍率fr；
13、步骤s4.将确定出的所述第二本振信号l1的频率fl1提供给第二本振模块，以控制所述第二本振模块(产生第二本振信号l1，第二混频模块根据第二本振信号l1的频率fl1搬移检测频谱，将频率检测范围[fif-min,fif-max]搬移到零中频，使得信号对应到变焦后频率范围[f′if-min,f′if-max]；
14、步骤s5.根据变焦倍率fr和变焦后采样率f′s计算出信号处理模块的参数，提供给信号处理模块以控制信号抽取的频率。
15、进一步的，步骤s2中按照下式确定第二本振信号l1的频率fl1：
16、
17、其中，fif-min、fif-max分别为所需查看的频率检测范围的最小值、最大值。
18、进一步的步骤s3中按照下式计算出变焦后的采样率f′s以及变焦倍率fr：
19、f′s＝f′if-max-f′if-min
20、f′if-min＝fif-min-fl1
21、f′if-max＝fif-max-fl1
22、
23、其中，频率最小分辨率和对应的距离分辨率分别为：
24、
25、
26、其中，δf′为变焦后频率最小分辨率，δf为变焦前原始频率最小分辨率，δd′为变焦后距离分辨率，δd为变焦前原始距离分辨率，r′max和r′min分别为变焦后检测区域的最大、最小距离，n为一个chirp波形的采样点数，f′s为变焦后采样率。
27、进一步的，步骤s5后还包括将抽取的信号进行数据压缩，包括：将抽取后数据压缩编码为8bit浮点格式数据，其中使用1bit位表示符号位，使用3bit位表示指数部分以及使用4bit位表示尾数，所述指数部分的各数据位中前多个数据位按照第一斜率线性表示比特位数、其余数据位按照第二斜率线性表示比特位数，所述第一斜率小于所述第二斜率，且所述指数部分的首位指数映射为2的实际指数值、最后一位指数映射为n－2的实际指数值，n表示待压缩数据的比特位数。
28、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过在毫米波雷达装置中增设一个本振模块、混频模块以及信号抽取模块，将接收天线接收到的信号经过第一本振信号混频处理后，再使用第二本振信号通过混频模块再次进行混频处理，将经第一本振信号混频处理后的信号再利用第二本振信号将特定检测信号范围移动到零中频，将信号对应到新的频率范围，在信号处理过程中先由信号抽取模块进行信号抽取以降低信号的采样率，能够直接针对特定区域进行雷达信号接收处理，提升特定区域检测目标位置的分辨率，达到类似相机中的“变焦”效果，实现高分辨率目标检测，满足不同应用领域对高性能毫米波雷达的需求，提高系统的智能性和适应性，实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，包括依次连接的接收天线(1)、第一混频模块(2)、ADC转换模块(3)、信号处理模块(4)、chirp波生成模块(5)以及发送天线(6)，所述第一混频模块(2)还与第一本振模块连接以接入第一本振信号L0，其特征在于，还包括第二混频模块(7)、信号抽取模块(9)以及第二本振模块(10)，所述第二混频模块(7)的输入端分别连接所述第一混频模块(2)、所述第二本振模块(10)，以用于对经过所述第一混频模块(2)混频处理后的信号使用所述第二本振信号L1进行混频处理，所述第二混频模块(7)的输出端通过所述ADC转换模块(3)连接所述信号抽取模块(9)，以用于将经过第二本振信号L1混频处理的信号转换为数字信号后按照指定频率进行信号抽取，实现距离分辨率变焦。
2.根据权利要求1所述的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，其特征在于，所述第二混频模块(7)与所述ADC转换模块(3)之间还设置有低通滤波器模块(8)。
3.根据权利要求1所述的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，其特征在于，还包括分别与所述信号抽取模块(9)、第二本振模块(
4.根据权利要求1所述的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，其特征在于，还包括设置在信号抽取模块(9)输出端的压缩编码模块(12)，以用于对抽取出的信号进行数据压缩编码。
5.根据权利要求4所述的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，其特征在于，所述数据压缩编码模块(12)包括相互连接的压缩编码单元以及数据存储单元，所述压缩编码单元用于将抽取后数据压缩编码为8bit浮点格式数据，其中使用1bit位表示符号位，使用3bit位表示指数部分以及使用4bit位表示尾数，所述指数部分的各数据位中前多个数据位按照第一斜率线性表示比特位数、其余数据位按照第二斜率线性表示比特位数，所述第一斜率小于所述第二斜率，且所述指数部分的首位指数映射为2的实际指数值、最后一位指数映射为N－2的实际指数值，N表示待压缩数据的比特位数，所述数据存储单元用于存储经过压缩编码后的数据。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，其特征在于，所述信号处理模块(4)还包括FFT处理单元、CFAR检测单元，所述信号抽取模块(9)设置在所述FFT处理单元的输入端。
7.一种利用权利要求1～6中任意一项所述的毫米波雷达装置的控制方法，其特征在于，步骤包括：
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，步骤S2中按照下式确定第二本振信号L1的频率fL1：
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，步骤S3中按照下式计算出变焦后的采样率f′s以及变焦倍率FR：
10.根据权利要求7或8或9所述的控制方法，其特征在于，步骤S5后还包括将抽取的信号进行数据压缩，包括：将抽取后数据压缩编码为8bit浮点格式数据，其中使用1bit位表示符号位，使用3bit位表示指数部分以及使用4bit位表示尾数，所述指数部分的各数据位中前多个数据位按照第一斜率线性表示比特位数、其余数据位按照第二斜率线性表示比特位数，所述第一斜率小于所述第二斜率，且所述指数部分的首位指数映射为2的实际指数值、最后一位指数映射为N－2的实际指数值，N表示待压缩数据的比特位数。
...【技术特征摘要】
1.一种具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，包括依次连接的接收天线(1)、第一混频模块(2)、adc转换模块(3)、信号处理模块(4)、chirp波生成模块(5)以及发送天线(6)，所述第一混频模块(2)还与第一本振模块连接以接入第一本振信号l0，其特征在于，还包括第二混频模块(7)、信号抽取模块(9)以及第二本振模块(10)，所述第二混频模块(7)的输入端分别连接所述第一混频模块(2)、所述第二本振模块(10)，以用于对经过所述第一混频模块(2)混频处理后的信号使用所述第二本振信号l1进行混频处理，所述第二混频模块(7)的输出端通过所述adc转换模块(3)连接所述信号抽取模块(9)，以用于将经过第二本振信号l1混频处理的信号转换为数字信号后按照指定频率进行信号抽取，实现距离分辨率变焦。
2.根据权利要求1所述的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，其特征在于，所述第二混频模块(7)与所述adc转换模块(3)之间还设置有低通滤波器模块(8)。
3.根据权利要求1所述的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，其特征在于，还包括分别与所述信号抽取模块(9)、第二本振模块(10)连接的本振频率控制模块(11)，以用于根据变焦后所需查看的区域距离范围确定出所述第二本振信号l1的频率fl1提供给所述第二本振模块(10)，以及根据确定出的第二本振信号l1的频率fl1确定出所述信号抽取模块(9)的参数以控制抽取频率。
4.根据权利要求1所述的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，其特征在于，还包括设置在信号抽取模块(9)输出端的压缩编码模块(12)，以用于对抽取出的信号进行数据压缩编码。
5.根据权利要求4所述的具有自动变焦功能的毫米波雷达装置，其特征在于，所述数据压缩编码模块(12)包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄少冰，黄利雄，彭贵福，张国壁，张廷宙，黄奎军，于洪维，
申请(专利权)人：湖南众天云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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