本发明专利技术为线性调频连续波汽车防撞雷达系统及使用方法，本雷达系统的信息处理平台包括DSP和FPGA双处理器，FPGA的信息处理算法单元中含有时空复杂率分配模块。DSP有一个RAM，FPGA有双RAM，提高运算速度。FPGA配有串口、USB、I/O、PCI总线及光纤接口。FPGA可嵌入NIOS?II。FPGA连接有人机界面的上位机，上位机可连接报警装置和/或自动刹车装置等。本系统使用方法为信息处理平台对实时数据计算处理，得到前方目标的位置和速度的实时数据，在人机界面显示。时空复杂率分配方法根据处理雷达信号算法的时空复杂率Q进行m-t分解，按上下门限将各种算法分别送给FPGA和DSP完成，充分二者的优势，工作流畅、效率高，实时反映车前图像，辅助安全驾驶，可保“防撞”。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车预警
，具体为一种。
技术介绍
随着汽车数量的增加，汽车行驶安全问题日益受到重视。汽车结构的增强、安全气囊的安装、安全带的改进等只解决了汽车受到碰撞时的防护。为了真正解决防撞问题，需要安装雷达系统。现今市场上适用于近距离低速情况下的倒车防撞雷达比较成熟，也已推广使用。 但用于在汽车正常行驶中探测前方障碍物的前向防撞雷达还难以实际应用。以激光雷达防撞装置主要缺点是激光易受气候干扰，在雨或雾中使用会出现严重误报，而能见度差的雨天或雾天才最需要防撞装置。另外空气介质对光波的衰减率大，使激光雷达探测距离有限。已出现有属于无线电波的线性调频连续波雷达系统，为了加快处理速度采用了数字信号处理器(DSP)和可编程门阵列的双处理器(FPGA)。DSP是串行处理结构，擅长解决空间复杂度的问题，而FPGA是并行处理结构，适合解决时间复杂度高的问题。但是目前还没有一套成熟的算法用以解决DSP和FPGA的分配，也就无法达到FPGA和DSP的资源得以充分的利用。目前用于军事的无线电雷达，因无线电穿透力强，空气介质衰减小，故实时性好， 稳定性好，测速测距精度均大幅提高，但若用于汽车防撞系统，需要解决后端的数字信号的高速处理，才能形成完善的实时测速、测距、控制、人机界面体系，辅助驾驶员安全驾驶。另外还得做到体积小、成本低，才能推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种，将线性调频连续波雷达用于汽车防撞系统，采用数字信号处理器和可编程门阵列的双处理器结构，并设计了时空复杂率平均算法，充分利用和合理分配数字信号处理器和可编程门阵列， 使系统高效率工作。本专利技术设计的线性调频连续波汽车防撞雷达系统包括线性调频连续波雷达信息处理平台，该信息处理平台包括数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)连接组成的双处理器，数模转换器、下变频器、射频发射天线、模数转换器、上变频器、射频接收天线，射频接收天线接入下变频器，射频信号下变频为中频信号，下变频器的输出经模数转换器转为数字信号接入现场可编程门阵列的输入端，现场可编程门阵列的输出端经数模转换器转为模拟信号接入上变频器，上变频为射频信号接入射频发射天线。本专利技术的现场可编程门阵列含有数字下变频单元、数字上变频单元和信息处理算法单元，数字下变频单元与模数转换器相连接，将数字中频信号下变频为数字基带信号接入信息处理算法单元，数字上变频单元与信息处理算法单元的输出端相接将数字基带信号上变频为数字中频信号接入数模转换器。现场可编程门阵列的信息处理算法单元中含有时空复杂率分配模块，接收的信息数据先进行时空复杂率平均算法，将各种雷达信号处理算法分割分配给现场可编程门阵列或数字信号处理器进行计算处理。数字信号处理器接有一个随机存储器(RAM)，现场可编程门阵列接有双随机存储器(双RAM)，用于数据暂存，以提高运算速度。现场可编程门阵列的双随机存储器作为高速乒乓缓存器，比单数据缓冲器数据吞吐量提高一倍，提高算法执行效率。为了增强数据吞吐率，现场可编程门阵列配有串行接口和USB接口(通用串行总线接口)以及普通的1/0(输入输出)接口，还增加了 PCI总线(外部设备互连总线)接口以及光纤接口，这些的高速接口保证了实时数据的连续性。现场可编程门阵列内可嵌入软核处理器NIOS II，NIOS II可用作备用CPU，增强 FPGA接口功能，如利用NIOS II制作嵌入式人机交互界面等。现场可编程门阵列连接上位机，上位机接有人机界面。现场可编程门阵列经所述 PCI总线连接微型计算机或者现场可编程门阵列安装有嵌入式处理器，微型计算机或者嵌入式处理器连接人机界面，还有串行接口、USB接口和光纤接口。微型计算机或者嵌入式处理器可连接报警装置和/或自动刹车装置等。现场可编程门阵列还接有复杂可编程逻辑器件(CPLD)，用于系统加密。本专利技术设计的线性调频连续波汽车防撞雷达系统使用方法如下连续波雷达信息处理平台发射线性连续波并接收其回波，雷达信息处理平台对发射波的强度、周期，回波的强度、周期、接收时间，本雷达运动速度和位置等实时数据进行雷达信号算法的计算处理， 雷达信号算法包括雷达测距算法、多普勒测速算法、脉冲压缩算法、目标配对算法、恒虚警处理算法、匹配滤波器算法、镜像对消算法等，得到前方目标的位置和速度的实时数据，有关前方目标的实时数据送入上位机在人机界面显示前方实时画面，为驾驶员提供辅助信息，当前方目标的速度和与本车距离达到警戒值时，还可启动报警装置或自动刹车装置。本雷达信息处理平台采用时空复杂率分配方法将处理雷达信号的各种算法分别送给数字信号处理器和现场可编程门阵列完成，以充分利用双处理器。时间复杂度是度量算法执行的时间长短；而空间复杂度是度量算法所需存储空间的大小。时空复杂率分配方法以处理雷达信号的某算法A的时间复杂度和空间复杂度的比值Q为时空复杂率，按算法的Q值大小来确定该算法A选用数字信号处理器或现场可编程门阵列处理。当算法A的Q—c 时，说明该算法A的时间复杂度远远大于空间复杂度，故选用适合解决时间复杂度高的现场可编程门阵列为最优化选择；当Q — 1时，该算法A的时间复杂度和空间复杂度基本相等，此时选用数字信号处理器和现场可编程门阵列均可，但是考虑到系统响应时间，则还是选择现场可编程门阵列；当Q — 0时，时间复杂度远远小于空间复杂度，故选用擅长解决空间复杂度的数字信号处理器。实际上处理雷达信号的各种算法均并非是这三种极端情况。故将每种算法分解， 其中接近Q —⑴的子算法为时间复杂度较高的t部分，接近Q — 0的子算法为空间复杂度较高的m部分，m部分通过数字信号处理器完成；t部分则通过现场可编程门阵列完成。用概率统计常用雷达信号和各种处理算法特性，雷达信号处理算法可以分解为累加级数Σ、累乘级数Π以及暂存变量M。其中Σ和Π是纯时间复杂度的算法，M是纯空间复杂度算法，本专利技术设计m-t分解将算法中的Σ、Π同M剥离。由于算法本身的复杂性，完全的m-t分解理论上来说是不可能的。本专利技术设计的m-t分解设定某个算法A的时空复杂率为时间复杂度和空间复杂度的比值，Q=时间复杂度(步)/空间复杂度(bit)，其中时间复杂度是度量算法执行的时间长短，其值为执行算法所需要的累加级数Σ和累乘级数Π的步数总和；空间复杂度是度量算法所需存储空间的大小，其值为执行算法所需要的暂存空间比特(bit)量值M，Q的取值范围为⑴，⑴)，m和t的分界线为Q = 1处，根据常用雷达信号处理算法，推得归类门限，并设定归类下门限P1 = 0. 01 0. 1，上门限P2 = 150 300，如果算法A的时空复杂率 Q^P2,则该算法A = t，直接送交FPGA处理；而当该算法A的时空复杂率Q彡P1时，则认为A = m，直接分配给DSP处理；如果Q = 1，则归类为t，直接送交FPGA处理；如果1 < Q<P2或P1 < Q < 1，则对该算法A进行m-t分解，将该算法A分为η个子算法，即子算法Al、 子算法Α2、……子算法An。对于各子算法的处理与算法A的处理相同，计算它们的时空复杂率Q1、Q2、……Qn，再用归类门限？1和己判断各子算法可否归为t或m部分，用1 <Q<P2或P1 < 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．线性调频连续波汽车防撞雷达系统，包括线性调频连续波雷达信息处理平台，该信息处理平台包括数字信号处理器和现场可编程门阵列连接组成的双处理器，数模转换器、下变频器、射频发射天线、模数转换器、上变频器、射频接收天线，射频接收天线接入下变频器，下变频器的输出经模数转换器接入现场可编程门阵列的输入端，现场可编程门阵列的输出端经数模转换器接入上变频器，再接入射频发射天线；其特征在于：所述现场可编程门阵列含有数字下变频单元、数字上变频单元和信息处理算法单元，数字下变频单元的输入端与模数转换器相连接、输出端接入信息处理算法单元，数字上变频单元的输入端与信息处理算法单元的输出端相接、输出端接入数模转换器；所述现场可编程门阵列的信息处理算法单元中含有时空复杂率分配模块，接收的信息数据先进行时空复杂率平均算法，将各种雷达信号处理算法分割分配给现场可编程门阵列或数字信号处理器进行计算处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋留兵，柴林峰，车俐，林和昀，沈翰宁，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：45
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