CN107193230A - 汽车雷达信号处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车雷达信号处理系统，控制模块发送控制信号控制雷达射频前端，雷达射频前端用于发射和接收微波信号，随后将微波信号反馈至控制模块实现汽车周侧目标的探测，所述的控制模块包括ADC模拟数字转换器，ADC模拟数字转换器将接收的微波信号进行AD采样之后传递至DMA控制器，DMA控制器进行数据搬移协助CPU处理器进行二维FFT信号并行处理运算，同时公开了一种汽车雷达信号处理方法，在信号处理过程中避免CPU处理器参与数据搬移，CPU处理器处理信号时以流水线的方式进行并行运算处理，这种并行运算极大的节省了时间，从而快速运算得出结果数据，及时的反映目标移动状态。

Description

汽车雷达信号处理系统及方法
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域，特别涉及一种汽车雷达信号处理系统及方法。
背景技术
如今，全球范围内车辆日益普及，交通事故也日益攀升。为了避免事故的发生，越来越多的汽车采用主动和预测型防碰撞安全系统，微波雷达由于其抗干扰能力强、稳定性高被应用于安全系统中。
由于道路交通的复杂性，汽车雷达通常采用较高复杂度的FMCW调制模式，能够检测运动目标的距离速度以及角度，具有较高的探测精度。数字电路控制VCO信号源产生高频电信号，一部分能量输入混频器作为本振信号，另一部分能量经由发射天线以电磁波的方式向外辐射出去。电磁波在空气中向前方传播，前方有物体的时候，就会有部分电磁波被反射回来。反射回来的电磁波被接收天线截获形成电信号，成为回波信号。本振信号和回波信号输入混频器，混频器输出一个频率较低，包含了物体和雷达天线之间的相对距离和相对速度信息以及其他信息的电信号，这个电信号被称为中频信号。中频信号在经过放大、滤波、AD转换、信号处理就可以获取到物体的距离、速度、角度等信息。
基于FMCW调制模式主要有三角波调制与锯齿波调制方式。三角波调制在实际的信号处理中，当目标运动速度较慢，多普勒频率较小时，由于FFT变换存在的固有间隔，会导致此时正向调制段和负向调制段频率相差很小，FFT变换根本无法分辨出来，所以在工程上无法实现对低速目标的探测；而锯齿波调频方案采用二维FFT算法对差拍信号的相位信息进行分析能很好的检测动目标，但是目前汽车雷达信号的处理是逐步串行处理，由于目标复杂，数据量大，因此耗时较多，而不能及时反应目标的状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车雷达信号处理系统，在信号处理过程中避免CPU处理器参与数据搬移，节省处理时间，及时反映目标移动状态。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种汽车雷达信号处理系统，控制模块发送控制信号控制雷达射频前端，雷达射频前端用于发射和接收微波信号，随后将微波信号反馈至控制模块实现汽车周侧目标的探测，所述的控制模块包括ADC模拟数字转换器，ADC模拟数字转换器将接收的微波信号进行AD采样之后传递至DMA控制器，DMA控制器进行数据搬移协助CPU处理器进行二维FFT信号并行处理运算。
与现有技术相比，ADC模拟数字转换器对接收的微波信号进行AD采样，控制模块设有DMA控制器对采样数据进行数据搬移，避免CPU处理器参与数据搬移，协助CPU处理器处理信号时以流水线的方式进行二维FFT信号并行运算处理，这种并行运算极大的节省了时间，从而快速得出结果数据，及时的反映目标移动状态。
本发明的另一目的还在于提供一种汽车雷达信号处理方法，在信号处理过程中避免CPU处理器参与数据搬移，从而快速运算得出结果数据，及时的反映目标移动状态。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种汽车雷达信号处理方法，包括如下步骤：(a)、DAC数字模拟转换器发出控制信号控制VCO压控振荡器产生高频电信号；(b)、高频电信号一部分能量输入混频器作为本振信号，另一部分能量经由发射天线以电磁波的方式向外辐射；(c)、电磁波接触目标反射，反射回来的电磁波被接收天线截获形成回波信号；(d)、本振信号和回波信号输入混频器经滤波、放大得到锯齿波信号传递至ADC模拟数字转换器；(e)、ADC模拟数字转换器对接收的锯齿波信号进行AD采样，DMA控制器对采样数据进行数据搬移，协助CPU处理器进行信号并行处理运算得出距离维FFT，根据距离维FFT运算得出速度维FFT。
与现有技术相比，ADC模拟数字转换器对接收的锯齿波信号进行AD采样，DMA控制器对采样数据进行数据搬移，协助CPU处理器进行二维FFT信号并行处理运算得出距离维FFT，根据距离维FFT运算得出速度维FFT，CPU处理器处理信号时以流水线的方式进行并行运算处理，这种并行运算极大的节省了时间，从而快速得出结果数据，及时的反映目标移动状态。
附图说明
图1为系统原理框图；
图2为锯齿波采样波形图；
图3为DMA控制器与CPU处理器并行处理示意图；
图4为存储空间一用于距离维的运算数据存储；
图5为存储空间二用于速度维的运算数据存储。
具体实施方式
结合附图1～5对本发明做出进一步的说明：
一种汽车雷达信号处理系统，控制模块10发送控制信号控制雷达射频前端20，雷达射频前端20用于发射和接收微波信号，随后将微波信号反馈至控制模块10实现汽车周侧目标30的探测，所述的控制模块10包括ADC模拟数字转换器11，ADC模拟数字转换器11将接收的微波信号进行AD采样之后传递至DMA控制器12，DMA控制器12进行数据搬移协助CPU处理器13进行二维FFT信号并行处理运算。ADC模拟数字转换器11对接收的微波信号进行AD采样，控制模块10设有DMA控制器12对采样数据进行数据搬移，避免CPU处理器13参与数据搬移，协助CPU处理器13处理信号时以流水线的方式进行二维FFT信号并行运算处理，这种并行运算极大的节省了时间，从而快速得出结果数据，及时的反映目标移动状态。
所述的雷达射频前端20包括VCO压控振荡器21接收DAC数字模拟转换器14的控制信号发出高频电信号，高频电信号一部分能量输入混频器22作为本振信号，另一部分能量经由发射天线23以电磁波的方式向外辐射，经目标30反射回来的电磁波被接收天线24截获形成回波信号，本振信号和回波信号输入混频器22传递至ADC模拟数字转换器11。本振信号和回波信号输入混频器22，混频器22输出一个频率较低，包含了目标30和雷达天线之间的相对距离和相对速度信息以及其他信息的电信号，这个电信号被称为中频信号，中频信号在经过放大、滤波、AD转换、信号处理就可以获取到物体的距离、速度、角度等信息。
所述的DMA控制器12与CPU处理器13共同连接有存储空间一、存储空间二40a、40b，存储空间一、存储空间二40a、40b分别用于存储距离维FFT、速度维FFT的初始数据、搬移运算数据以及结果数据。分别设有存储空间一、存储空间二40a、40b用于距离维FFT、速度维FFT的运算数据存储，避免信号处理过程中出现数据冲突的情况。
所述的控制模块10与雷达射频前端20之间通过SPI串口完成信号的传递。使用SPI串口完成信号的快速传递，保证数据的及时快速处理。
一种汽车雷达信号处理方法，包括如下步骤：(a)、DAC数字模拟转换器14发出控制信号控制VCO压控振荡器21产生高频电信号；(b)、高频电信号一部分能量输入混频器22作为本振信号，另一部分能量经由发射天线23以电磁波的方式向外辐射；(c)、电磁波接触目标30反射，反射回来的电磁波被接收天线24截获形成回波信号；(d)、本振信号和回波信号输入混频器22经滤波、放大得到锯齿波信号传递至ADC模拟数字转换器11；(e)、ADC模拟数字转换器11对接收的锯齿波信号进行AD采样，DMA控制器12对采样数据进行数据搬移，协助CPU处理器13进行信号并行处理运算得出距离维FFT，根据距离维FFT运算得出速度维FFT。ADC模拟数字转换器11对接收的锯齿波信号进行AD采样，DMA控制器12对采样数据进行数据搬移，协助CPU处理器13进行二维FFT信号并行处理运算得出距离维FFT，根据距离维FFT运算得出速度维FFT，CPU处理器13处理信号时以流水线的方式进行并行运算处理，并不需要参与数据搬移，这种并行运算极大的节省了时间，从而快速得出结果数据及时的反映目标移动状态。
所述的步骤e包括如下步骤：(e1)、ADC模拟数字转换器11对锯齿波信号进行AD采样，采样时对M个周期的锯齿波进行采样；(e2)、ADC模拟数字转换器11对每个锯齿波信号做N点的采样，对锯齿波1进行采样1操作，对锯齿波2进行采样2操作，以此类推；(e3)、当对锯齿波1进行采样1操作之后，在采样2的同时，DMA控制器12对采样1的结果进行DMA1数据搬移，搬移到特定的存储区域以供进行处理；(e4)、随后在采样3的同时对采样2的结果进行DMA2数据搬移，同时CPU处理器13根据DMA1进行距离维FFT1的运算，以此类推，信号处理以流水线的方式进行并行处理；(e5)、距离维FFT运算结束之后，CPU处理器13根据距离维FFT运算得出速度维FFT。处理过程中，数据搬移采用DMA方式，而不需要CPU处理器13的参与，极大的节省了时间。
DMA控制器12与CPU处理器13在搬移、运算数据过程中将距离维FFT、速度维FFT的初始数据、搬移运算数据以及结果数据分别存储至存储空间一、存储空间二40a、40b。分别设有存储空间一、存储空间二40a、40b用于距离维FFT、速度维FFT的运算数据存储，避免信号处理过程中出现数据冲突的情况。

Claims (7)

1.一种汽车雷达信号处理系统，控制模块(10)发送控制信号控制雷达射频前端(20)，雷达射频前端(20)用于发射和接收微波信号，随后将微波信号反馈至控制模块(10)实现汽车周侧目标(30)的探测，其特征在于：所述的控制模块(10)包括ADC模拟数字转换器(11)，ADC模拟数字转换器(11)将接收的微波信号进行AD采样之后传递至DMA控制器(12)，DMA控制器(12)进行数据搬移协助CPU处理器(13)进行二维FFT信号并行处理运算。
2.根据权利要求1所述的汽车雷达信号处理系统，其特征在于：所述的雷达射频前端(20)包括VCO压控振荡器(21)接收DAC数字模拟转换器(14)的控制信号发出高频电信号，高频电信号一部分能量输入混频器(22)作为本振信号，另一部分能量经由发射天线(23)以电磁波的方式向外辐射，经目标(30)反射回来的电磁波被接收天线(24)截获形成回波信号，本振信号和回波信号输入混频器(22)传递至ADC模拟数字转换器(11)。
3.根据权利要求1所述的汽车雷达信号处理系统，其特征在于：所述的DMA控制器(12)与CPU处理器(13)共同连接有存储空间一、存储空间二(40a、40b)，存储空间一、存储空间二(40a、40b)分别用于存储距离维FFT、速度维FFT的初始数据、搬移运算数据以及结果数据。
4.根据权利要求1所述的汽车雷达信号处理系统，其特征在于：所述的控制模块(10)与雷达射频前端(20)之间通过SPI串口完成信号的传递。
5.一种汽车雷达信号处理方法，包括如下步骤：
(a)、DAC数字模拟转换器(14)发出控制信号控制VCO压控振荡器(21)产生高频电信号；
(b)、高频电信号一部分能量输入混频器(22)作为本振信号，另一部分能量经由发射天线(23)以电磁波的方式向外辐射；
(c)、电磁波接触目标(30)反射，反射回来的电磁波被接收天线(24)截获形成回波信号；
(d)、本振信号和回波信号输入混频器(22)经滤波、放大得到锯齿波信号传递至ADC模拟数字转换器(11)；
(e)、ADC模拟数字转换器(11)对接收的锯齿波信号进行AD采样，DMA控制器(12)对采样数据进行数据搬移，协助CPU处理器(13)进行信号并行处理运算得出距离维FFT，根据距离维FFT运算得出速度维FFT。
6.根据权利要求5所述的汽车雷达信号处理方法，其特征在于：所述的步骤e包括如下步骤：
(e1)、ADC模拟数字转换器(11)对锯齿波信号进行AD采样，采样时对M个周期的锯齿波进行采样；
(e2)、ADC模拟数字转换器(11)对每个锯齿波信号做N点的采样，对锯齿波1进行采样1操作，对锯齿波2进行采样2操作，以此类推；
(e3)、当对锯齿波1进行采样1操作之后，在采样2的同时，DMA控制器(12)对采样1的结果进行DMA1数据搬移，搬移到特定的存储区域以供进行处理；
(e4)、随后在采样3的同时对采样2的结果进行DMA2数据搬移，同时CPU处理器(13)根据DMA1进行距离维FFT1的运算，以此类推，信号处理以流水线的方式进行并行处理；
(e5)、距离维FFT运算结束之后，CPU处理器(13)根据距离维FFT运算得出速度维FFT。
7.根据权利要求6所述的汽车雷达信号处理方法，其特征在于：DMA控制器(12)与CPU处理器(13)在搬移、运算数据过程中将距离维FFT、速度维FFT的初始数据、搬移运算数据以及结果数据分别存储至存储空间一、存储空间二(40a、40b)。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108344998A (zh) * 2018-04-26 2018-07-31 吉林大学 车载多目标测距测速装置及方法
CN109324316A (zh) * 2018-11-12 2019-02-12 合肥晟泰克汽车电子股份有限公司 汽车雷达测试方法
CN110632586A (zh) * 2019-10-10 2019-12-31 南京凌云科技发展有限公司 一种基于快速fmcw雷达的道路车辆低运算量监测方法
CN110850372A (zh) * 2019-11-01 2020-02-28 安徽四创电子股份有限公司 一种周界防卫的雷达信号处理器
CN115802236A (zh) * 2023-01-04 2023-03-14 成都市安比科技有限公司 一种缩短带辅助听力耳机延迟的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103576155A (zh) * 2013-11-12 2014-02-12 河海大学 一种微波雷达式汽车防撞预警系统
CN204383386U (zh) * 2014-12-29 2015-06-10 黄国鹏 一种车辆防撞系统
CN104808189A (zh) * 2015-05-04 2015-07-29 奇瑞汽车股份有限公司 一种毫米波雷达信号处理系统及方法
CN105373497A (zh) * 2015-10-29 2016-03-02 中国人民解放军国防科学技术大学 基于dsp芯片的矩阵转置装置
CN105446934A (zh) * 2014-08-14 2016-03-30 南京理工大学 一种基于多核dsp的动目标及恒虚警检测系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103576155A (zh) * 2013-11-12 2014-02-12 河海大学 一种微波雷达式汽车防撞预警系统
CN105446934A (zh) * 2014-08-14 2016-03-30 南京理工大学 一种基于多核dsp的动目标及恒虚警检测系统
CN204383386U (zh) * 2014-12-29 2015-06-10 黄国鹏 一种车辆防撞系统
CN104808189A (zh) * 2015-05-04 2015-07-29 奇瑞汽车股份有限公司 一种毫米波雷达信号处理系统及方法
CN105373497A (zh) * 2015-10-29 2016-03-02 中国人民解放军国防科学技术大学 基于dsp芯片的矩阵转置装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108344998A (zh) * 2018-04-26 2018-07-31 吉林大学 车载多目标测距测速装置及方法
CN109324316A (zh) * 2018-11-12 2019-02-12 合肥晟泰克汽车电子股份有限公司 汽车雷达测试方法
CN110632586A (zh) * 2019-10-10 2019-12-31 南京凌云科技发展有限公司 一种基于快速fmcw雷达的道路车辆低运算量监测方法
CN110632586B (zh) * 2019-10-10 2022-05-24 南京凌云科技发展有限公司 一种基于快速fmcw雷达的道路车辆低运算量监测方法
CN110850372A (zh) * 2019-11-01 2020-02-28 安徽四创电子股份有限公司 一种周界防卫的雷达信号处理器
CN110850372B (zh) * 2019-11-01 2024-02-06 安徽四创电子股份有限公司 一种周界防卫的雷达信号处理器
CN115802236A (zh) * 2023-01-04 2023-03-14 成都市安比科技有限公司 一种缩短带辅助听力耳机延迟的方法

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