CN102431495B - 77GHz毫米波汽车主动防撞雷达弯道虚警抑制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种77GHz毫米波汽车主动防撞雷达弯道虚警抑制系统，属于雷达通信和汽车电子技术领域；具体包括GPS接收机、汽车防撞雷达、地理信息库模块、信息综合处理模块和综合显示屏。信息处理模块将来自GPS接收机、地理信息库模块及汽车防撞雷达的数据信息进行分析判决，确定汽车是否接近或处于弯道行驶中，并得到潜在威胁目标的位置信息，发出告警。本发明的系统工作频率选用77GHz频段，雷达尺寸小，虚警概率低，车防撞雷达探测并监测转向处的近目标，并显示于综合显示屏上，有效防止汽车碰撞到转向后的目标。

Description

77GHz毫米波汽车主动防撞雷达弯道虚警抑制系统

技术领域

本发明涉及一种77GHz毫米波汽车主动防撞雷达弯道虚警抑制系统，属于雷达通信和汽车电子技术领域。

背景技术

汽车主动防撞雷达可以探测到汽车前方的车辆和物体，为汽车安全驾驶乃至汽车自动驾驶提供保证。但是汽车主动防撞雷达在使用中一般只能探测到汽车正前方的物体，当汽车处于道路弯道时，由于事先不能确知弯道情况，汽车防撞雷达将照射到道路以外的区域如图1所示，道路外部区域处于雷达前方的目标将被认为是对汽车有威胁的目标，而产生告警，可能会导致驾驶员产生错误的操作。

77GHz毫米波雷达77GHz频段的车用毫米波雷达是目前各国研究的热点，因为频率提高，可以大大降低毫米波汽车雷达天线的尺寸，有利于天线与射频部件的集成。由于射频技术工艺、高效快速数字算法等的限制，目前为止，还没有完全合适成本，且工艺水平高、系统稳定的77GHz汽车防撞雷达产品出现。

发明内容

本发明的目的是为了防止汽车主动防撞雷达在弯道时产生误判，提高汽车安全性，提出一种77GHz毫米波汽车主动防撞雷达弯道虚警抑制系统。

本发明的虚警抑制系统基于GPS引导，其结构具体包括GPS接收机、汽车防撞雷达、地理信息库模块、信息综合处理模块和综合显示屏。

所述的GPS接收机与信息综合处理模块相连；汽车防撞雷达与信息综合处理模块相连；综合显示屏与信息综合处理模块相连；信息综合处理模块与综合显示屏、汽车防撞雷达、GPS接收机及地理信息库模块相连；地理信息库模块与信息综合处理模块相连。

所述的GPS接收机，用于接收汽车当前的位置信息，实现定位。

所述的信息处理模块将来自GPS接收机、地理信息库模块及汽车防撞雷达的数据信息进行分析判决，确定汽车是否接近或处于弯道行驶中，并得到潜在威胁目标的位置信息。具体判定方法为：结合GPS接收机的定位信息与从地理信息库模块调出的本车当前地理信息地图，得到以汽车本身为参考位置的地理信息地图；同时将汽车防撞雷达探测得到的目标信息当前地理信息地图进行对比，得到汽车是否处在弯道行驶中；若是，则比较汽车到目标的距离R_t和汽车到行驶方向上弯道边界的距离R_b，当R_t＞R_b时，判定目标处于道路的外面，为假目标，不产生告警信息；当R_t≤R_b时，目标为道路内或路边目标，排除地理信息地图中相应的建筑、山体、树木等不会对汽车产生威胁的目标，得到其他潜在威胁目标并产生告警。

所述的地理信息库模块中包含实时更新的卫星地图，为信息综合处理模块提供汽车当前位置附近的各种地理信息。

所述的汽车防撞雷达为信息综合处理模块提供汽车前方一定角度以及距离范围内的目标个数、速度、距离及角度等信息。

所述的综合显示屏用于显示信息综合处理模块得到的潜在威胁目标的文字、数据与图形等信息。

本发明工作在77GHz毫米波频段。

本发明的汽车主动防撞雷达弯道虚警抑制系统的工作过程为：

GPS接收机将接收到的定位信息实时传递到信息综合处理模块，信息综合处理模块结合GPS接收机的定位信息，从地理信息库模块调出本车当前位置的地理信息；当汽车在行驶时，信息综合处理模块通过对地理信息的分析判决，确定汽车是否接近或处于弯道行驶中，如果判定汽车接近或者处于弯道行驶中时，信息综合处理模块通过综合显示屏向驾驶员发出弯道行驶的提示；汽车防撞雷达实时探测汽车前方一定角度范围以及距离范围，将汽车前方一定角度以及距离范围内的目标个数、速度、距离及角度等信息提供给信息综合处理模块；信息综合处理模块将汽车防撞雷达探测得到的潜在威胁目标信息，标注于以汽车为参考位置的地理信息地图上；综合显示屏将从信息综合处理模块获取的包括汽车防撞雷达探测目标信息、地理信息地图信息和可能存在的告警信息以图形的方式显示出来，为驾驶员的驾驶操作提供参考。

有益效果

1)本发明的系统工作频率选用77GHz频段，77GHz毫米波雷达因为工作频率高，可大大降低天线尺寸，从而有利于减小雷达尺寸，从而使得车体美观。

2)本发明的系统为77GHz毫米波雷达设备，由于脉冲周期变短，因此可以通过相应算法，使得雷达测距、测速精度可以更进一步加强，从而有效降低测量时间。

3)本发明将GPS地理定位信息与汽车主动防撞雷达探测信息进行结合，当汽车行驶入弯道路段时有效排除弯道周围建筑、山体、树木等容易产生不必要的告警信息的目标。该系统相比较于未结合GPS地理定位信息的汽车防撞雷达系统，降低了系统的虚警概率；

4)在汽车接近或处于弯道行驶时，综合信息处理通过综合GPS接收机的定位信息和地理信息模块的本车地理信息，分析判定汽车处在弯道行驶中，并向驾驶员发出弯道行驶的提示，有效提醒驾驶员行驶安全；

5)在汽车接近或处于弯道行驶时，汽车防撞雷达探测并监测转向处的近目标，并显示于综合显示屏上，有效防止汽车碰撞到转向后的目标；

6)本发明采用综合显示屏综合显示汽车行驶环境下的地理信息及汽车防撞雷达探测的目标，增强了综合显示的逼真性。

附图说明

图1为本发明的背景技术中汽车弯道测量示意图；

图2为本发明的系统结构示意图；

图3为本发明具体实施方式中汽车在弯道时雷达探测目标与弯道的关系；

图4为本发明具体实施方式中综合显示屏所显示的汽车弯道行驶图；

图5为本发明具体实施方式中综合显示屏所显示的汽车直道行驶图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明的虚警抑制系统如图2所示，包括GPS接收机、汽车防撞雷达、地理信息库模块、信息综合处理模块和综合显示屏；其中GPS接收机与信息综合处理模块相连；汽车防撞雷达与信息综合处理模块相连；综合显示屏与信息综合处理模块相连；信息综合处理模块与综合显示屏、汽车防撞雷达、GPS接收机及地理信息库模块相连；地理信息库模块与信息综合处理模块相连。

本实施例中，采用高灵敏度GPS接收机获取当前位置信息，地理信息库模块给出GIS信息。

所述的汽车防撞雷达工作频率采用77GHz，包括小尺寸天线、射频集成模块与信息处理模块；所述的小尺寸天线采用两个单发双收天线的复用结构，其中天线采用含透镜的结构，有效降低天线尺寸，每个发送天线覆盖8度范围，4个接收天线依次排开，每个接收天线覆盖4度，共覆盖16度范围。所述的射频集成模块采用infenion公司生产的射频收发集成组件。所述的信息处理模块进行模拟处理、模数变换、实时高效的数字信号处理算法与控制、数模变换输出，实现对汽车防撞雷达所测量的数据进行相应排除与显示控制处理。本实施例的信息处理模块采用AD8655完成放大与滤波功能，采用AD7980完成高精度数模转换，采用AD5626完成数字模拟转换；DAC转换后采用AD8655对转换后的模拟电压进行小幅度衰减；实时高效的数字信号处理算法与控制在EP3C25F256芯片中实现。

信息综合处理模块采用EP3C55F484芯片实现，此芯片比EP3C25F256增加50％的逻辑单元，内部存储器增加2M，综合处理能力更强。

综合显示屏采用TFT-LCD显示器。

本发明的系统工作频率选用77GHz频段，77GHz毫米波雷达因为工作频率高，可以实现无线电波的直线传播，大大降低天线尺寸，从而有利于减小雷达尺寸，从而使得车体美观。

本发明的系统为77GHz毫米波雷达设备，由于脉冲周期变短，因此可以通过相应算法，使得雷达测距、测速精度可以更进一步加强，从而有效降低测量时间。

实施例1

在汽车处于行驶状态时，汽车防撞雷达探测汽车行驶前方的目标信息，GPS接收机获取汽车当前位置信息，地理信息库模块提供当前位置的地理信息，信息综合处理模块将这些信息进行综合分析，并将分析结果在综合显示屏上以图形的方式显示出来。

在本实施例中，当汽车接近或处于弯道行驶时，信息综合处理模块通过对GPS接收机的信息和地理信息库模块的信息的综合，判定汽车接近或者处于弯道行驶中，通过综合显示屏向驾驶员提供提示信息；同时信息综合处理模块对汽车防撞雷达探测的目标信息进行两个方面的处理：一是比较汽车车轴前端到目标中心的距离R_t和同方位的汽车到弯道边界的距离R_b参考图3，当R_t＞R_b时，可以判定汽车防撞雷达检测目标处于道路的外面，为假目标，不产生告警信息二是当R_t≤R_b时，汽车防撞雷达检测目标为道路内或路边目标，排除地图中建筑物、树木等，得到汽车的潜在威胁目标。信息综合处理模块将潜在威胁的目标信息，以及汽车周围的地理信息显示在综合显示屏上，既增强了综合显示的逼真性，又降低了汽车防撞雷达的虚警概率。

实施例2

当汽车处在正常行驶状态时，77GHz毫米波汽车防撞雷达探测前方目标，作用距离为150m，雷达波束方位角为12°，俯仰角为3°。当在汽车防撞雷达的探测范围内出现障碍物时，雷达对障碍物相对于汽车的距离、速度、方位角进行测算，并将测算出的数据传输到信息综合处理模块中；GPS接收机以1s的刷新速率，将汽车所在的经纬度数据传输到信息综合处理模块中；信息综合处理模块通过获取的经纬度信息，从地理信息库模块中提取以汽车为中心半径500m的地理信息；信息综合处理模块对汽车防撞雷达模块传输的数据进行分析，对于触发告警条件的目标，将叠加地理信息以图像的形式在综合显示屏上显示。

当汽车在接近或处于弯道行驶时，信息综合处理模块通过综合GPS接收机传递来的数据与地理信息库模块中提取的信息，判定汽车处在弯道行驶状态，并在综合显示屏上进行提示；信息综合处理模块通过GPS接收机与地理信息库模块中的数据，解算出以汽车所在位置为基准，前方距离为R且角度为θ处为道路外侧；信息综合处理模块以上一步解算出的R，θ为门限值，将从汽车防撞雷达传输过来的目标参数进行过滤，如果目标距离汽车超过R，且方位角大于θ，则认为目标为道路外侧的虚假目标，不触发告警条件，不在综合显示屏上显示，反之，则认为是潜在威胁，发出告警信号。

本实施例中，汽车于弯道行驶时，防撞系统正常工作，综合显示屏显示的图像如图4和图5所示。图4是汽车的弯道行驶图，图5是汽车的直道行驶图。

实验表明可通过GPS辨识道路外侧目标；显示图像的具体含义如下：

速度：根据项目的设计指标，相对速度的测量范围为±200Km/h；其中，速度的正负值的问题：靠近本车的速度为正值；远离本车的速度为负值；

距离：测距范围在150m；测角：以汽车正前方为轴线，左侧为负值，右侧为正值。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (2)

1.77GHz毫米波汽车主动防撞雷达弯道虚警抑制系统，其特征在于：包括GPS接收机、汽车防撞雷达、地理信息库模块、信息综合处理模块和综合显示屏；其中，GPS接收机与信息综合处理模块相连；汽车防撞雷达与信息综合处理模块相连；综合显示屏与信息综合处理模块相连；信息综合处理模块与综合显示屏、汽车防撞雷达、GPS接收机及地理信息库模块相连；地理信息库模块与信息综合处理模块相连；

所述的GPS接收机实现汽车当前位置的定位；

所述的信息综合处理模块将来自GPS接收机、地理信息库模块及汽车防撞雷达的数据信息进行分析判决，确定汽车是否接近或处于弯道行驶中，并得到潜在威胁目标的位置信息；

所述的地理信息库模块中包含实时更新的卫星地图，为信息综合处理模块提供汽车当前位置附近的各种地理信息；

所述的汽车防撞雷达为信息综合处理模块提供汽车前方一定角度以及距离范围内的目标个数、速度、距离及角度信息；

所述综合显示屏将从信息综合处理模块获取的包括汽车防撞雷达探测目标信息、地理信息地图信息和可能存在的告警信息以图形的方式显示出来；

上述系统工作在77GHz毫米波频段；

系统工作过程包含如下步骤：

第一步，GPS接收机将接收到的定位信息实时传递到信息综合处理模块；

第二步，汽车防撞雷达实时将探测到的汽车前方一定角度以及距离范围内的目标个数、速度、距离及角度信息提供给信息综合处理模块；

第三步，信息综合处理模块结合GPS接收机的定位信息以及汽车防撞雷达的探测到的目标数据信息，从地理信息库模块调出本车当前位置的地理信息；

第四步，将汽车防撞雷达探测得到的目标信息与当前地理信息地图进行对比，得到汽车是否处在弯道行驶中，若汽车接近或处于弯道行驶中，则比较汽车到目标的距离R_t和汽车到行驶方向上弯道边界的距离R_b，当R_t>R_b时，判定目标处于道路的外面，为假目标，不产生告警信息；当R_t≤R_b时，目标为道路内或路边目标；第五步，信息综合处理模块将汽车防撞雷达探测得到的潜在威胁目标信息，标注于以汽车为参考位置的地理信息地图上；

第六步，排除地理信息地图中不会对汽车产生威胁的目标，得到其他潜在威胁目标并产生告警。

2.根据权利要求1所述的77GHz毫米波汽车主动防撞雷达弯道虚警抑制系统，其特征在于：所述的汽车防撞雷达包括小尺寸天线、射频集成模块与信息处理模块；小尺寸天线采用两个单发双收天线的复用结构，其中天线采用含透镜结构；所述单发双收天线的每个发送天线覆盖8度范围，每个接收天线覆盖4度，共覆盖16度范围。

Images