CN102338872A

CN102338872A - 一种汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法

Info

Publication number: CN102338872A
Application number: CN2010102293352A
Authority: CN
Inventors: 李少勤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明涉及一种汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法，该方法包括以下步骤：1)信号处理单元控制激光器发出随机光信号，避免形成多帧干扰；2)控制接收视场角度，减少干扰产生几率；3)信号处理单元进行滤波处理，并消除干扰。与现有技术相比，本发明具有成本低、信号处理简单，能消除低成本汽车防撞激光雷达对邻车防撞激光雷达的干扰等优点。

Description

一种汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法

技术领域

本发明涉及一种干扰信号的预防及处理方法，尤其是涉及一种汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法。

背景技术

统计表明，70％～90％的交通事故是由于驾驶员操作失误造成的。最有效降低事故的方法就是让车辆具有碰撞报警或主动避撞功能。激光线扫雷达，通过聚焦很好的低能级激光，扫描行驶前方，获得障碍的距离与方位信息，从而实现对驾驶员的提醒，有效防止追尾恶性事故。

在同向运动的车都安装防撞激光雷达时，由于使用的激光波长一样，对于同一障碍肯定会同时扫描到，这样就会导致测距信息错乱，从而影响判断。

现有的激光汽车防撞雷达系统采用了多种方法来解决相互干扰问题。一种方法是对激光汽车防撞雷达系统进行编码，如美国专利US5724124，其复杂性导致成本上升，不利于推广。用伪随机码发生器产生的伪随机码对连续波激光雷达的激光信号进行调制，受随机码长和调制速率的限制，导致测量数据率下降，不利于高帧频回波信息的获得，影响高速行驶状态下的测量，而这恰好是汽车行驶中需要重点保障的。

发明专利CN101363914A公开了一种基于混沌激光雷达汽车防撞系统及方法。其特点是将混沌激光器产生的混沌激光作为雷达信号，经分束器后分为两束，一束作为参考信号，另一束作为发射信号通过扫描装置对目标障碍物进行扫描探测，利用接收器分别接收参考信号及经目标物反射的回波信号，通过对回波信号与参考信号进行相关运算得到回波信号的延迟时间进而计算得到目标障碍物的距离，同时根据在确定时间间隔内的距离差计算得到汽车与目标障碍物的相对速度。混沌激光的产生是由光反馈半导体激光器产生的。用光反馈半导体激光器产生混沌激光，相对直接用脉冲半导体激光器来说，成本还是高出很多，另外其光路结构也过于复杂，导致加工成本、装调成本大大上升；另外，实用中采用数字相关器还需要面对很多困难。目前方法不是采用复杂电路，就是利用复杂光路，难以降低成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种信号处理简单，能消除低成本汽车防撞激光雷达对邻车防撞激光雷达的干扰的汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)信号处理单元控制激光器发出随机光信号，避免形成多帧干扰；2)控制接收视场角度，减少干扰产生几率；3)信号处理单元进行滤波处理，并消除干扰。

所述的步骤1)具体为信号处理单元内部的随机发生器在2微秒内的任意时间点产生一个触发脉冲，触发脉冲触发激光器产生一个窄脉冲光信号。

所述的步骤2)中的接收视场角可以通过聚焦透镜的参数调节。

所述的步骤3)中的滤波处理消除干扰包括：采用距离门，若回波在给定阀值之外则判断为干扰，并进行滤波消除，否则判断为有效信号；采用相邻帧进行滤波，若回波在两个相邻帧中不存在依存性，则判断为干扰，并进行滤波消除，否则判断为有效信号。

所述的给定阀值包括150m。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、不用增加额外结构，成本得到降低，且信号处理简单；

2、大幅度降低邻车同类回波信号落入本车探测单元的概率；

3、消除低成本汽车防撞激光雷达对邻车防撞激光雷达的干扰。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图；

图1中1为信号处理单元、2为激光器、3为穿孔镜、4为扫描转鼓、5为接收聚焦透镜、6为APD测量单元、7为光电感应器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，信号处理单元1随机发生一个触发脉冲，触发激光器2发出一个25ns的窄脉冲光信号，由穿孔镜3中心射出，通过扫描转鼓4的反射，照射到障碍目标上，障碍目标的光回波通过转鼓4，按照原路返回，由穿孔镜3反射、接收聚焦透镜5光学聚焦后落在APD测量单元6上，信号处理器单元1对发射脉冲与回波的光脉冲飞行时间进行比较，再乘以速度就可以得到障碍物相对探测设备的距离，同时扫描转鼓4上的锯齿通过光电感应器7形成测角单元，可以测得障碍物的角度信息，两者获得的信息共同构成障碍数据，由信息处理单元1判断，做出障碍的告警信号。

激光器(1)脉冲的频率为50KHz。

接收器(6)采用APD作为探测单元，它和透镜组(5)共同构成一个10mrad左右的窄接收视场，以减小相邻车的视场在空间扫描时交叉的概率。

信号处理单元(1)对回波时间超过1us的都认为是干扰，加以剔除。

信号处理单元(1)触发脉冲的产生由内部随机发生器在2μs内任意时间点产生。

滤波算法是由信号处理单元(1)，结合前后扫描帧，判断是否为干扰，从而将把非本车发射的激光脉冲回波基本抑制，实现对相邻车干扰的消除。

该方法包括3种方式对干扰进行处理：

1、窄发射脉冲，距离门控制，使邻车回波激光无效。

采用窄脉冲，降低占空比；利用距离门，确定回波范围，例如：150m以外的回波就当成干扰，落入距离门中的信号，当成有效。当采用50KHz重频时，每个脉冲周期为20μs，若采用25ns宽度的脉冲，取150m范围的距离门，时间范围1μs。其它脉冲落入有效测量范围内的概率为1/20＝0.05。

2、窄接收视场

通常情况下，为了获得良好的角分辨率，发射激光都需要经过准直，这样发射光照射在目标上的光斑一般很小，为采用窄接收视场创造了条件。目标反射的回波，可以当成平行光，经过转鼓反射沿发射光路照射到穿孔镜上。穿孔镜起始是一个分光机构，发射光从中心发射，回波由背面的反射层折射到聚焦透镜，最后在APD接收单元上形成电脉冲信号。通过设计聚焦透镜的参数可以控制接收视场角，当采用120°扫描范围，即2.09rad，探测视场角度设置为0.01rad，即10mrad。两车扫描存在交叉时，落入对方探测器的概率为0.01/2.09＝0.004775。

3、设置随机起始点，避免两个设备同速度、同方向扫描时形成多帧干扰的极端情况出现。

每个转鼓镜面的起始与结束部位对应的是车道上很偏的障碍目标，不会对本车形成威胁，从而可以设置一个范围(如100μs)，让下一条扫描线的起点时刻随机产生。采用始发点随机的最大好处就是可以防止两个设备同速度、同方向扫描从而造成交叉点较多、干扰严重的情况。让每条线扫描的起始点在100μs范围内随机启动，且取1μs的距离门，则相邻设备可能同时启动的概率为1/100＝0.01。

综合三种方式，相邻设备产生交叉干扰的概率为：

概率P＝0.05×0.004775×0.01≈2.4×10^-6

可见采用这三种方式之后，每扫描一条激光线，回波中存在相邻车设备形成的干扰的概率是很低的。如果再采用滤波，就基本上可以将干扰消除。

Claims

1.一种汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)信号处理单元控制激光器发出随机光信号，避免形成多帧干扰；

2)控制接收视场角度，减少干扰产生几率；

3)信号处理单元进行滤波处理，并消除干扰。

2.根据权利要求1所述的一种汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为信号处理单元内部的随机发生器在2微秒内的任意时间点产生一个触发脉冲，触发脉冲触发激光器产生一个窄脉冲光信号。

3.根据权利要求1所述的一种汽车防撞雷达激光干扰信号的预防及处理方法，其特征在于，所述的步骤2)中的接收视场角可以通过聚焦透镜的参数进行调节。

4.根据权利要求1所述的一种汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法，其特征在于，所述的步骤3)中的滤波处理消除干扰包括：采用距离门，若回波在给定阀值之外则判断为干扰，并进行滤波消除，否则判断为有效信号；采用相邻帧进行滤波，若回波在两个相邻帧中不存在依存性，则判断为干扰，并进行滤波消除，否则判断为有效信号。

5.根据权利要求4所述的一种汽车防撞雷达干扰信号的预防及处理方法，其特征在于，所述的给定阀值包括150m。