CN104267402A - 一种雷达传感器及其探测物体的方法 - Google Patents

一种雷达传感器及其探测物体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种雷达传感器及其探测物体的方法，属于雷达技术领域。所述传感器包括：雷达前端，用于发射设定频率的参考信号、接收所述参考信号被物体反射回的回波信号、以及将所述回波信号分别与所述参考信号、移相90°后的所述参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号；DSP模块，用于根据所述第一处理信号和所述第二处理信号，确定所述物体的运动速度和运动方向；CAN接口，用于将所述物体的运动速度和运动方向发送给CAN；电源模块，用于为所述雷达前端、所述DSP模块提供电能。本发明技术难度和要求较低，成本低廉，可以广泛应用于各种车型，而且检测结果使用方便、使用范围广。

Description

一种雷达传感器及其探测物体的方法
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，特别涉及一种雷达传感器及其探测物体的方法。
背景技术
调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，简称FMCW)为频率随时间按照三角波规律变化的高频连续波。目前市场上的雷达传感器大都利用FMCW实现对运动和静止物体的探测。
雷达传感器在汽车的防撞上有着很重要的应用，但是FMCW雷达传感器是利用接收回波与发射波之间微小的时间差计算出目标距离，技术要求比较高，而且成本非常高，很难在中、低端车型得到应用，应用范围有限。
发明内容
为了解决现有技术应用范围有限的问题，本发明实施例提供了一种雷达传感器及其探测物体的方法。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种雷达传感器，应用于车辆上，所述传感器包括：
雷达前端，用于发射设定频率的参考信号、接收所述参考信号被物体反射回的回波信号、以及将所述回波信号分别与所述参考信号、移相90°后的所述参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号；
数字信号处理DSP模块，用于根据所述第一处理信号和所述第二处理信号，确定所述物体的运动速度和运动方向；
控制器局域网络CAN接口，用于将所述物体的运动速度和运动方向发送给CAN；
电源模块，用于为所述雷达前端、所述DSP模块提供电能。
在本发明一种可能的实现方式中，所述雷达前端包括：
振荡器，用于产生设定频率的参考信号；
发射天线，用于发射所述参考信号；
接收天线，用于接收所述参考信号被物体反射回的回波信号；
移相器，用于将所述参考信号移相90°；
第一混频器，用于将所述回波信号与所述参考信号混频，得到第一处理信号；
第二混频器，用于将所述回波信号与移相90°后的所述参考信号混频，得到第二处理信号。
可选地，所述雷达前端还包括：
低频滤波器，用于分别对所述参考信号、所述回波信号进行低频滤波。
可选地，所述传感器还包括：
功率分配器，用于分别将所述参考信号、所述回波信号分成至少两路信号。
在本发明另一种可能的实现方式中，所述DSP模块包括：
DSP芯片，用于按照如下公式计算所述物体的运动速度：
v＝c*f’/(2*f)；
其中，v为所述物体的运动速度，c为光速，f’为所述第一处理信号或所述第二处理信号的频率，f为所述参考信号的频率；
根据所述第一处理信号和所述第二处理信号的相位差，确定所述物体的运动方向。
可选地，所述DSP模块还包括：
中频滤波器，用于分别对所述第一处理信号、所述第二处理信号进行中频滤波；
放大器，用于分别对中频滤波后的所述第一处理信号、中频滤波后的所述第二处理信号进行放大。
另一方面，本发明实施例提供了一种雷达传感器探测物体的方法，应用于车辆上，所述方法包括：
发射设定频率的参考信号；
接收所述参考信号被物体反射回的回波信号；
将所述回波信号分别与所述参考信号、移相90°后的所述参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号；
根据所述第一处理信号和所述第二处理信号，确定所述物体的运动速度和运动方向；
将所述物体的运动速度和运动方向发送给控制器局域网络CAN。
在本发明一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
分别对所述参考信号、所述回波信号进行低频滤波。
在本发明另一种可能的实现方式中，所述根据所述第一处理信号和所述第二处理信号，确定所述物体的运动速度和运动方向，包括：
按照如下公式计算所述物体的运动速度：
v＝c*f’/(2*f)；
其中，v为所述物体的运动速度，c为光速，f’为所述第一处理信号或所述第二处理信号的频率，f为所述参考信号的频率；
根据所述第一处理信号和所述第二处理信号的相位差，确定所述物体的运动方向。
可选地，所述方法还包括：
分别对所述第一处理信号、所述第二处理信号进行中频滤波；
分别对中频滤波后的所述第一处理信号、中频滤波后的所述第二处理信号进行放大。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过雷达前端发射设定频率的参考信号、接收参考信号被物体反射回的回波信号、以及将回波信号分别与参考信号、移相90°后的参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号，DSP模块根据第一处理信号和第二处理信号，确定体的运动速度和运动方向，技术难度和要求较低，成本低廉，可以广泛应用于各种车型。而且CAN接口将物体的运动速度和运动方向发送给CAN，可供车辆内部整个CAN使用，检测结果使用方便、使用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种雷达传感器的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种雷达传感器的结构示意图；
图3是本发明实施例二提供的雷达前端的结构示意图；
图4是本发明实施例三提供的一种雷达传感器探测物体的方法的流程图；
图5是本发明实施例四提供的一种雷达传感器探测物体的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种雷达传感器，应用于车辆上，参见图1，该传感器包括：
雷达前端101，用于发射设定频率的参考信号、接收参考信号被物体反射回的回波信号、以及将回波信号分别与参考信号、移相90°后的参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号；
数字信号处理(Digital Signal Process，简称DSP)模块102，用于根据第一处理信号和第二处理信号，确定物体的运动速度和运动方向；
控制器局域网络(Controller Area Network，简称CAN)接口103，用于将物体的运动速度和运动方向发送给CAN；
电源模块104，用于为雷达前端101、DSP模块102提供电能。
本发明实施例通过雷达前端发射设定频率的参考信号、接收参考信号被物体反射回的回波信号、以及将回波信号分别与参考信号、移相90°后的参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号，DSP模块根据第一处理信号和第二处理信号，确定体的运动速度和运动方向，技术难度和要求较低，成本低廉，可以广泛应用于各种车型。而且CAN接口将物体的运动速度和运动方向发送给CAN，可供车辆内部整个CAN使用，检测结果使用方便、使用范围广。
实施例二
本发明实施例提供了一种雷达传感器，应用于车辆上，参见图2，该传感器包括：
雷达前端201，用于发射设定频率的参考信号、接收参考信号被物体反射回的回波信号、以及将回波信号分别与参考信号、移相90°后的参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号；
DSP模块202，用于根据第一处理信号和第二处理信号，确定物体的运动速度和运动方向；
CAN接口203，用于将物体的运动速度和运动方向发送给CAN；
电源模块204，用于为雷达前端201、DSP模块202提供电能。
在本实施例中，设定频率可以为24Ghz的固定频率。
可以理解地，车辆上大部分电子电器部件都是连在CAN总线上，即接入CAN，将物体的运动速度和运动方向发送给CAN，接入CAN的电子电器部件都可以获取和使用确定的物体的运动速度和运动方向，进而实现车辆的防撞。
具体地，电源模块204可以提供12V直流电源。
在本实施例的一种实现方式中，参见图3，雷达前端201可以包括：
振荡器2011，用于产生设定频率的参考信号；
发射天线2012，用于发射参考信号；
接收天线2013，用于接收参考信号被物体反射回的回波信号；
移相器2014，用于将参考信号移相90°；
第一混频器2015，用于将回波信号与参考信号混频，得到第一处理信号；
第二混频器2016，用于将回波信号与移相90°后的参考信号混频，得到第二处理信号。
在实际应用中，第一处理信号即I路信号，第二处理信号即Q路信号。
可选地，雷达前端201还可以包括：
低频滤波器2017，用于分别对参考信号、回波信号进行低频滤波。
可以理解地，低频滤波器2017的数量取决于进行低频滤波的信号的数量。
可选地，雷达前端201还可以包括：
功率分配器2018，用于分别将参考信号、回波信号分成至少两路信号。
可以理解地，功率分配器2018的数量取决于分路信号的数量。功率分配器2018分路信号的数量可以为两个、三个…在实际应用中，从成本和输出功率大小的角度考虑，可以均采用分成两路信号的功率分配器，当需要将一路分成三路信号时，可以先使用一个功率分配器将该路信号分成两路，然后再使用一个功率分配器将其中一路分路信号分成两路。
如图3所示，功率分配器2018的数量为3个。一个功率分配器2018用于将振荡器2011输出的信号分成两路，一路输入到另一个功率分配器2018，另一路输入到低频滤波器2017，进而通过发射天线2012发射出去。另一个功率分配器2018用于将一个功率分配器2018输出的信号分成两路，一路输入到第一混频器2015，另一路输入到移相器2014，进而输入到第二混频器2016。又一个功率分配器2018用于将接收天线2013输出的信号分成两路，一路通过低频滤波器2017输入到第一混频器2015，另一路通过低频滤波器2017输入到第二混频器2016。
在本实施例的另一种实现方式中，参见图2，DSP模块202可以包括：
DSP芯片2021，用于按照如下公式计算物体的运动速度：
v＝c*f’/(2*f)；
其中，v为物体的运动速度，c为光速，f’为第一处理信号或第二处理信号的频率，f为参考信号的频率；
根据第一处理信号和第二处理信号的相位差，确定物体的运动方向。
具体地，第一处理信号或第二处理信号的频率可以通过数字滤波算法及快速傅氏变换(Fast Fourier Transformation，简称FFT)算法获取。
可选地，DSP模块202还可以包括：
中频滤波器2022，用于分别对第一处理信号、第二处理信号进行中频滤波；
放大器2023，用于分别对中频滤波后的第一处理信号、中频滤波后的第二处理信号进行放大。
本发明实施例通过雷达前端发射设定频率的参考信号、接收参考信号被物体反射回的回波信号、以及将回波信号分别与参考信号、移相90°后的参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号，DSP模块根据第一处理信号和第二处理信号，确定体的运动速度和运动方向，技术难度和要求较低，成本低廉，可以广泛应用于各种车型。而且CAN接口将物体的运动速度和运动方向发送给CAN，可供车辆内部整个CAN使用，检测结果使用方便、使用范围广。
实施例三
本发明实施例提供了一种雷达传感器探测物体的方法，参见图4，该方法包括：
步骤301：发射设定频率的参考信号。
步骤302：接收参考信号被物体反射回的回波信号。
步骤303：将回波信号分别与参考信号、移相90°后的参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号。
步骤304：根据第一处理信号和第二处理信号，确定物体的运动速度和运动方向。
步骤305：将物体的运动速度和运动方向发送给CAN。
本发明实施例通过雷达前端发射设定频率的参考信号、接收参考信号被物体反射回的回波信号、以及将回波信号分别与参考信号、移相90°后的参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号，DSP模块根据第一处理信号和第二处理信号，确定体的运动速度和运动方向，技术难度和要求较低，成本低廉，可以广泛应用于各种车型。而且CAN接口将物体的运动速度和运动方向发送给CAN，可供车辆内部整个CAN使用，检测结果使用方便、使用范围广。
实施例四
本发明实施例提供了一种雷达传感器探测物体的方法，参见图5，该方法包括：
步骤401：发射设定频率的参考信号。
步骤402：接收参考信号被物体反射回的回波信号。
步骤403：分别对参考信号、回波信号进行低频滤波。该步骤403为可选步骤。
在本实施例的一种实现方式中，该方法还可以包括：
分别将参考信号、回波信号分成至少两路信号。
步骤404：将回波信号分别与参考信号、移相90°后的参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号。
步骤405：根据第一处理信号和第二处理信号，确定物体的运动速度和运动方向。
在本实施例的另一种实现方式中，该步骤405可以包括：
按照如下公式计算物体的运动速度：
v＝c*f’/(2*f)；
其中，v为物体的运动速度，c为光速，f’为第一处理信号或第二处理信号的频率，f为参考信号的频率；
根据第一处理信号和第二处理信号的相位差，确定物体的运动方向。
在本实施例的又一种实现方式中，该方法还可以包括：
分别对第一处理信号、第二处理信号进行中频滤波；
分别对中频滤波后的第一处理信号、中频滤波后的第二处理信号进行放大。
步骤406：将物体的运动速度和运动方向发送给CAN。
本发明实施例通过雷达前端发射设定频率的参考信号、接收参考信号被物体反射回的回波信号、以及将回波信号分别与参考信号、移相90°后的参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号，DSP模块根据第一处理信号和第二处理信号，确定体的运动速度和运动方向，技术难度和要求较低，成本低廉，可以广泛应用于各种车型。而且CAN接口将物体的运动速度和运动方向发送给CAN，可供车辆内部整个CAN使用，检测结果使用方便、使用范围广。
需要说明的是：上述实施例提供的雷达传感器在探测物体时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将传感器的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的雷达传感器与雷达传感器探测物体的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雷达传感器，其特征在于，应用于车辆上，所述传感器包括：
雷达前端，用于发射设定频率的参考信号、接收所述参考信号被物体反射回的回波信号、以及将所述回波信号分别与所述参考信号、移相90°后的所述参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号；
数字信号处理DSP模块，用于根据所述第一处理信号和所述第二处理信号，确定所述物体的运动速度和运动方向；
控制器局域网络CAN接口，用于将所述物体的运动速度和运动方向发送给CAN；
电源模块，用于为所述雷达前端、所述DSP模块提供电能。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述雷达前端包括：
振荡器，用于产生设定频率的参考信号；
发射天线，用于发射所述参考信号；
接收天线，用于接收所述参考信号被物体反射回的回波信号；
移相器，用于将所述参考信号移相90°；
第一混频器，用于将所述回波信号与所述参考信号混频，得到第一处理信号；
第二混频器，用于将所述回波信号与移相90°后的所述参考信号混频，得到第二处理信号。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述雷达前端还包括：
低频滤波器，用于分别对所述参考信号、所述回波信号进行低频滤波。
4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括：
功率分配器，用于分别将所述参考信号、所述回波信号分成至少两路信号。
5.根据权利要求1-4任一项所述的传感器，其特征在于，所述DSP模块包括：
DSP芯片，用于按照如下公式计算所述物体的运动速度：
v＝c*f’/(2*f)；
其中，v为所述物体的运动速度，c为光速，f’为所述第一处理信号或所述第二处理信号的频率，f为所述参考信号的频率；
根据所述第一处理信号和所述第二处理信号的相位差，确定所述物体的运动方向。
6.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述DSP模块还包括：
中频滤波器，用于分别对所述第一处理信号、所述第二处理信号进行中频滤波；
放大器，用于分别对中频滤波后的所述第一处理信号、中频滤波后的所述第二处理信号进行放大。
7.一种雷达传感器探测物体的方法，其特征在于，应用于车辆上，所述方法包括：
发射设定频率的参考信号；
接收所述参考信号被物体反射回的回波信号；
将所述回波信号分别与所述参考信号、移相90°后的所述参考信号混频，得到第一处理信号和第二处理信号；
根据所述第一处理信号和所述第二处理信号，确定所述物体的运动速度和运动方向；
将所述物体的运动速度和运动方向发送给控制器局域网络CAN。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
分别对所述参考信号、所述回波信号进行低频滤波。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一处理信号和所述第二处理信号，确定所述物体的运动速度和运动方向，包括：
按照如下公式计算所述物体的运动速度：
v＝c*f’/(2*f)；
其中，v为所述物体的运动速度，c为光速，f’为所述第一处理信号或所述第二处理信号的频率，f为所述参考信号的频率；
根据所述第一处理信号和所述第二处理信号的相位差，确定所述物体的运动方向。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
分别对所述第一处理信号、所述第二处理信号进行中频滤波；
分别对中频滤波后的所述第一处理信号、中频滤波后的所述第二处理信号进行放大。
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