CN107247261A - 毫米波雷达传感装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种毫米波雷达传感装置及系统，属于雷达探测领域。该装置包括定位模块、图像采集模块、雷达模块、信号处理模块和接口模块，通过定位模块获取该毫米波雷达传感装置的绝对位置信息和图像采集模块采集预设范围内的图像信息，再通过雷达模块获取目标物相对于毫米波雷达传感装置的相对位置信息，信号处理模块将上述获取的数据进行运算和比对，接口模块将毫米波雷达传感装置和目标物的绝对位置信息、目标物相对于毫米波雷达传感装置的相对位置信息以及所述目标物的图像信息进行输出，从而该毫米波雷达传感装置通过定位模块、图像采集模块和雷达模块可更加准确获取目标物的相对位置信息和绝对位置信息，提高了目标物的探测精度及可靠度。

Description

毫米波雷达传感装置及系统

技术领域

本发明涉及雷达探测领域，具体而言，涉及一种毫米波雷达传感装置及系统。

背景技术

随着毫米波雷达射频芯片技术的成熟，毫米波雷达产品在民用领域越来越普及，包括用于车辆、工业控制和可穿戴领域的雷达产品概念不断问世。虽然毫米波雷达产品可以探测出覆盖范围内目标物体的相对距离、速度和运动角度，但是单一的毫米波雷达产品无法确定装置本身的位置、速度和运动角度，也无法推测出目标物体的绝对位置、绝对速度和绝对运动角度。

另外，更广泛的普及民用毫米波雷达技术需要满足三个方面的要求：一、低成本；二、高探测精度；三、适应严酷的工作环境。

现有的单一的毫米波雷达产品只能测出覆盖范围内目标物体的相对距离、速度和运动角度，但是却无法识别出目标物的类别，也无法验证雷达测出的目标物体的相对距离、速度和运动角度是否准确，从而导致测量结果不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种毫米波雷达传感装置及系统，其能够改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种毫米波雷达传感装置，所述毫米波雷达传感装置包括定位模块、图像采集模块、雷达模块、信号处理模块和接口模块，所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块均与所述信号处理模块耦合，所述信号处理模块与所述接口模块耦合；所述定位模块，用于获取所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息；所述图像采集模块，用于采集预设范围内的图像信息，所述预设范围内的图像信息包括目标物的图像信息；所述雷达模块，用于获取所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息；所述信号处理模块，用于基于所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置相对位置信息，获取所述目标物的绝对位置信息；所述信号处理模块，还用于将获取的所述目标物的图像信息与所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息进行对比，以验证所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息的准确性；所述接口模块，用于将所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息以及所述目标物的图像信息进行输出。

在本发明较佳的实施例中，所述定位模块为无线定位模块。

在本发明较佳的实施例中，所述图像采集模块包括光学镜头、图像传感器、图像采集器和图像接口，所述光学镜头与所述图像传感器耦合，所述图像传感器与所述图像采集器耦合，所述图像采集器与所述图像接口耦合。

在本发明较佳的实施例中，所述雷达模块包括发射天线、接收天线、射频模块、中频模块、雷达运算模块和雷达接口模块，所述发射天线、所述接收天线均与所述射频模块耦合，所述射频模块与所述中频模块耦合，所述中频模块与所述雷达运算模块耦合，所述雷达运算模块与所述雷达接口模块耦合；所述射频模块，用于通过所述发射天线发射电磁波；所述接收天线，用于接收经所述目标物反射回来的电磁波，并将所述电磁波发送至所述射频模块；所述射频模块，用于对所述电磁波进行混频处理以得到中频信号；所述中频模块，用于将获取的所述中频信号进行单级或多级放大滤波，将放大滤波后的中频信号发送至所述雷达运算模块；所述雷达运算模块，用于获取所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息，并将所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息通过所述雷达接口模块发送给所述信号处理模块。

在本发明较佳的实施例中，所述雷达运算模块包括模数转换模块、雷达信号处理模块和雷达控制模块，所述模数转换模块与所述雷达信号处理模块耦合，所述雷达控制模块与所述射频模块耦合；所述模数转换模块，用于将所述中频信号转换为数字信号；所述雷达信号处理模块，用于将所述数字信号进行处理，以获取所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息；所述雷达控制模块，用于控制所述射频模块发射对应的电磁波。

在本发明较佳的实施例中，所述信号处理模块包括融合运算模块、存储模块与电源模块，所述融合运算模块与所述存储模块耦合，所述电源模块分别与所述融合运算模块、所述存储模块、所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块和所述接口模块耦合；所述融合运算模块，用于将获取的所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息进行运算处理，以获取所述目标物的绝对位置信息；所述融合运算模块，还用于将获取的所述目标物的图像信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息进行对比，以验证所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息的准确性；所述存储模块，用于保存所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息、所述目标物的绝对位置信息以及所述目标物的图像信息。

在本发明较佳的实施例中，所述接口模块包括电源接口和通信接口，所述电源接口与外部电源耦合，用于为所述信号处理模块供电，所述通信接口与所述信号处理模块耦合，用于将所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息以及所述目标物的图像信息进行输出。

在本发明较佳的实施例中，所述毫米波雷达传感装置还包括壳体，所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块、所述信号处理模块和所述接口模块固定安装在所述壳体内，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体连接，所述第一壳体与所述第二壳体之间设有密封胶垫。

在本发明较佳的实施例中，所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块、所述信号处理模块和所述接口模块之间通过插接件连接，所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块、所述信号处理模块和所述接口模块均通过金属螺丝安装在所述第二壳体内。

一种毫米波雷达传感系统，所述系统包括移动终端和毫米波雷达传感装置，所述移动终端与所述毫米波雷达传感装置耦合，所述移动终端用于将获取的所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息和所述目标物的图像信息进行实时显示。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供一种毫米波雷达传感装置及系统，通过定位模块获取该毫米波雷达传感装置的绝对位置信息以及图像采集模块采集预设范围内的图像信息，其中，所述预设范围内的图像信息包括目标物的图像信息，再通过雷达模块获取目标物相对于毫米波雷达传感装置的相对位置信息，然后信号处理模块基于所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息，获取所述目标物的绝对位置信息，以及将获取的所述目标物的图像信息与所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息进行对比，以验证所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息的准确性，然后接口模块将所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息和所述目标物的图像信息进行输出，从而该毫米波雷达传感装置通过定位模块、图像采集模块和雷达模块可更加准确获取目标物的绝对位置信息以及目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息，提高了目标物的探测精度及可靠度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种毫米波雷达传感装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种雷达模块的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种雷达运算模块的结构框图；

图4为本发明实施例提供的一种利用相位法测量运动角度的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种信号处理模块的结构框图；

图6为本发明实施例提供的一种毫米波雷达传感装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种毫米波雷达传感系统。

图标：200-毫米波雷达传感系统；210-移动终端；100-毫米波雷达传感装置；110-定位模块；120-图像采集模块；130-雷达模块；131-发射天线；132-接收天线；133-射频模块；134-中频模块；135-雷达运算模块；1352-模数转换模块；1354-雷达信号处理模块；1356-雷达控制模块；136-雷达接口模块；140-信号处理模块；142-融合运算模块；144-存储模块；146-电源模块；150-接口模块；160-壳体；161-第一壳体；162-第二壳体；163-密封胶垫；164-金属螺丝；165-插接件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置信息关系为基于附图所示的方位或位置信息关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置信息关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“耦合”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种毫米波雷达传感装置100的结构框图，所述毫米波雷达传感装置100包括定位模块110、图像采集模块120、雷达模块130、信号处理模块140和接口模块150，所述定位模块110、所述图像采集模块120、所述雷达模块130均与所述信号处理模块140耦合，所述信号处理模块140与所述接口模块150耦合。

所述定位模块110，用于获取所述毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息，所述毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息包括毫米波雷达传感装置100的位置、对地运动速度及对地运动角度等。该定位模块110以无线电定位系统为主体，惯性导航定位系统为辅助，通过直接或间接测定无线电信号在已知位置的参考点与该毫米波雷达传感装置100直接传播过程中的时间、相位差、振幅或频率的变化，以此来获取该毫米波雷达传感装置100与参考点之间的距离、距离差、方位等参数，从而确定该毫米波雷达传感装置100的绝对位置。

所述定位模块110可以为无线定位模块，无线定位模块可以是GNSS或基站定位系统，但不限于上述系统，只要有地面定位功能的任何系统都可以作为该毫米波雷达传感装置100的定位模块110。GNSS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置；基站定位的基本原理是根据测量不同基站的下行信号到达待测点的时间差并结合基站的坐标，采用三角公式估计算法来测出待测点的位置信息。GNSS定位精度较高，一般在几米以内。基站定位的精度很大程度依赖于基站的分布及覆盖范围的大小，有时误差会超过一公里。

在惯性导航定位系统中，利用加速度计和陀螺仪来测量运动载体的加速度和角速度，进而估算该运动载体的位置、姿态和速度。本发明中的毫米波雷达传感装置100可以安装于运动载体上，即可在GNSS或基站定位短时间内无法获取的情况下，根据毫米波雷达传感装置100的历史位置信息，间接推算出该毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息。

本实施例中，为了获取较高的定位精度，该定位模块110为GNSS定位模块。

在上述通过定位模块110获取该毫米波雷达传感装置100的位置后，还可进一步根据某一段连续时间内测得的该毫米波雷达传感装置100的位置，获取毫米波雷达传感装置100的运动距离，进而得到毫米波雷达传感装置100的运动速度，还可获得毫米波雷达传感装置100的运动方向，即运动角度。

所述图像采集模块120用于采集预设范围内的图像信息，其中，所述预设范围内的图像信息包括目标物的图像信息，该图像采集模块120包括光学镜头、图像传感器、图像采集器和图像接口，所述光学镜头与所述图像传感器耦合，所述图像传感器与所述图像采集器耦合，所述图像采集器与所述图像接口耦合。

其中，光学镜头能够拍摄一定范围内的图像，上述的预设范围可以根据实际需求进行灵活设置，该预设范围内的图像可以通过光学镜头生成光学图像投射到图像传感器的表面上，然后转换为电信号，经过图像采集器变换为数字图像信号，再通过图像接口传输到信号处理模块140。

该图像采集模块120可以提供预设范围内的环境图像，并可利用图像识别技术，采集视场内目标物的具体信息，用来补充雷达模块130所探测到的目标物的相关信息，然后通过信号处理模块140对这些数据进行融合运算，从而进行数据互验，以排除虚假信息。

所述雷达模块130，用于获取目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种雷达模块130的结构框图，所述雷达模块130包括发射天线131、接收天线132、射频模块133、中频模块134、雷达运算模块135和雷达接口模块136，所述发射天线131、所述接收天线132均与所述射频模块133耦合，所述射频模块133与所述中频模块134耦合，所述中频模块134与所述雷达运算模块135耦合，所述雷达运算模块135与所述雷达接口模块136耦合。

所述射频模块133，用于通过所述发射天线131发射电磁波，该射频模块133的工作模式可选为连续波模式、调频连续波模式、线性调频模式、移频键控调制模式、脉冲调制模式或多通道的复合模式，波段范围为24-24.25GHz或76-81GHz，调频周期1-1000ms。

经发射天线131发射的电磁波束经障碍物反射后，该障碍物为目标物，接收天线132接收经所述目标物反射回来的电磁波，并将所述电磁波发送至所述射频模块133，射频模块133再对所述电磁波进行混频处理得到中频信号发送至中频模块134，中频模块134将获取的中频信号进行单级或多级放大滤波，将放大滤波后的中频信号发送至所述雷达运算模块135，雷达运算模块135再从中获取所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息，并将所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息通过所述雷达接口模块136发送给所述信号处理模块140。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种雷达运算模块135的结构框图，所述雷达运算模块135包括模数转换模块1352、雷达信号处理模块1354和雷达控制模块1356，所述模转换模块与所述雷达信号处理模块1354耦合，所述雷达信号处理模块1354与所述雷达控制模块1356耦合。

所述模数转换模块1352将上述得到的中频信号转换为数字信号，所述雷达信号处理模块1354接收数字信号，进行信号处理，以获取所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息，也就是获取所述目标物与所述毫米波雷达传感装置100的距离、所述目标物的速度和运动角度，所述雷达控制模块1356用于控制所述射频模块133发射符合要求的射频电磁波，例如，波段范围为24-24.25GHz或76-81GHz，调频周期1-1000ms的电磁波。

毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息包括毫米波雷达传感装置100的对地运动速度、对地运动角度和实时位置，目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息包括目标物相对所述毫米波雷达传感装置100的距离、运动速度和运动角度。

其中，所述目标物与所述毫米波雷达传感装置100的距离主要靠调频连续波来测量，雷达发射波为高频连续波，其频率随时间按照三角波规律变化，雷达接收的回波频率与发射的频率变化规律相同，都是三角波规律，只是有一个时间差，则可通过三角波的速度与时间差算出目标物与所述毫米波雷达传感装置100的距离。

目标物的速度是靠多普勒效应来获得，当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率，根据多普勒频率的大小，可测出目标物相对于毫米波雷达传感装置100的径向相对运动速度。速度还可以根据连续距离测量来获得，如果第一次测量目标物与毫米波雷达传感装置100的距离为50米，间隔0.1秒后测量目标物与毫米波雷达传感装置100的距离为49米，则目标物的移动速度为(50-49)/0.1＝10米/秒。

目标物的运动角度需要两个或两个以上的毫米波雷达接收端，可以通过相位法测量来获取。相位法测角是利用多个接收端接收回波信号之间的相位差来进行测角的，具体地，请参照图4，图4为本发明实施例中提供的一种利用相位法测量运动角度的示意图。如图4所示，设在θ方向有一远区目标物，则到达接收机的目标物所反射的电磁波近似为平面波，由于两天线间距为d，所以它们所收到的信号由于存在波程差ΔR而产生一相位差 其中，λ为雷达波长，如用相位计进行比相，测出其相位差就可以确定目标物的运动角度θ了。

所述信号处理模块140，用于基于所述毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息，获取所述目标物的绝对位置信息。

所述信号处理模块140，还用于将获取的所述目标物的图像信息与所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息进行对比，以验证所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息的准确性。

请参照图5，图5为本发明实施例提供的一种信号处理模块140的结构框图，所述信号处理模块140包括融合运算模块142、存储模块144与电源模块146，所述融合运算模块142与所述存储模块144耦合，所述电源模块146分别与所述融合运算模块142、所述存储模块144、所述定位模块110、所述图像采集模块120、所述雷达模块130、所述接口模块150耦合。

所述融合运算模块142用于将从所述定位模块110获取的所述毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息和从所述雷达模块130获取的所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息进行运算处理，以获取所述目标物的绝对位置信息。

具体地，在上述获取所述毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息，即毫米波雷达传感装置100的位置、对地运动速度和对地运动角度，以及获取所述目标的相对位置信息，即目标物与毫米波雷达传感装置100的距离、目标物相对于毫米波雷达传感装置100的相对运动速度和相对运动角度，经过运算，获取目标物的绝对位置信息，即所述目标物的对地运动速度和对地运动角度。

例如，通过定位模块110获得毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息是以向西30KM/H运动，通过雷达模块130获得目标物相对于毫米波传感装置的运动速度为50KM/H以及目标物与该毫米波雷达传感器之间的距离为200米，通过连续追踪，雷达运算模块135可以计算出目标物的运动方向和该毫米波雷达传感装置100的运动方向垂直，然后经过融合运算模块142进行计算，可算出目标物的绝对位置信息是距该毫米波雷达传感装置100的直线距离为200米的位置处向南40KM/H运动。

当然还可计算出毫米波雷达传感装置100相对于目标物的相对运动速度、运动角度以及位置，例如，后方装有毫米波雷达传感装置100的车辆被追尾的情况下时，测得毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息是以向西40KM/H运动，雷达模块130测得目标物相对毫米波雷传感装置的相对运动速度是10KM/H运动，同时也是向西运动，则可根据定位模块110获得的毫米波雷达传感装置100的运动速度，进而可计算出目标物的速度为50KM/H，这为交警判别责任时提供依据。并且还可实时获取该毫米波雷达传感装置100与目标物的距离，例如，在马路上，一个后方安装有毫米波雷达传感装置100的车辆测得同一车道上的后方车辆的距离是100米，后方车辆的对地运动速度为60KM/H，在50米时测得后方车辆的对地运动速度依然为60KM/H或者更高并且后方车辆依然没有改变行驶方向时，则可判断后方车辆刹车失灵或者出现故障，很可能会导致追尾情况的发生，这时毫米波雷达传感装置100中的报警模块可进行报警，提醒司机后方有危险，以及时进行避让等。

所述融合运算模块142还用于将获取的所述目标物的图像信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息进行对比，以验证所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息的准确性。

具体地，以道路交通应用为例，图像采集模块120可以拍摄一定范围内的图像，并分辨出路面分割线、隔离带、电线杆等环境信息，和行人、车辆等目标物信息，雷达模块130可以获取目标物相对于毫米波雷达传感装置100的运动速度和运动角度，但无法分辨目标物的类别。假如一辆非机动车后方装有该毫米波雷达传感装置100的图像采集模块120，单个接收端的雷达模块130可以判断后面机动车的距离和靠近的速度，但无法判断该机动车是在本车道还是相邻车道，所以，通过融合运算模块142将图像采集模块120获得的机动车的图像信息和雷达模块130获得的机动车相对于所述非机动车的相对位置信息进行对比，则可得出机动车是否处于本车道还是相邻车道，从而可验证获取的机动车相对于非机动车的相对位置信息是否准确，从而提高了目标物的探测精度。

另外，如果图像采集模块120采集的预设范围内有反射装置，则图像采集模块120有可能把反射装置里的影像误判为真实物体，这种情况下图像采集装置提供的信息为虚假信息，而雷达模块130则无该虚假信息。对于单个接收端的雷达，无法提供目标物的角度信息，有可能探测到目标物在正面，也有可能探测到目标物在侧面，如果该毫米波雷达传感装置100对侧面接近的目标物提供报警，则为误报，而图像采集模块120则可以判断目标物所处的方位，所以，图像采集模块120和雷达模块130可以两者互验，以排除虚假信息，可以有效减少误报率。

所述存储模块144用于实时保存上述获得的毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息、所述目标物的绝对位置信息和所述目标物的图像信息，并进行实时更新，然后可通过接口模块150进行输出。

信号处理模块140中的电源模块146用于给所述融合运算模块142、所述存储模块144、所述定位模块110、所述图像采集模块120、所述雷达模块130和所述接口模块150进行供电。

所述接口模块150，用于将所述毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息、所述目标物的图像信息进行输出。

接口模块150包括电源接口和通信接口，所述电源接口与外部电源耦合，用于为所述信号处理模块140供电，所述通信接口与所述信号处理模块140耦合，用于将所述毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息和所述目标物的图像信息进行输出。

该电源接口可以外接直流电源，与内部的信号处理模块140中的电源模块146耦合，该电源模块146可以为电池，通过外部电源对该电池进行充电，可将电能进行存储以对其他模块进行供电。当然，该电源接口可直接接外部电源对该毫米波雷达传感装置100供电。在使用外接电源和串行通信方式时，电源接口和通信接口可以使用一根多芯导线，同时完成供电和信号传递功能，整个毫米波雷达传感装置100可对外预留一个接口，既方便使用，又方便密封处理。

上述的通信接口包括串行通信接口和无线通信接口。

作为一种方式，该毫米波雷达传感装置100还可包括显示模块和报警模块，所述接口模块150可将所述毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息、所述目标物的图像信息进行输出至显示模块进行显示，该显示模块可采用LED显示屏或者液晶显示屏或者OLCD显示屏。

报警模块，可用于基于获取的所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息和所述目标物的绝对位置信息，判断目标物与毫米波雷达传感装置100之间的距离是否小于预设距离，并且相对速度是否大于预设速度，在目标物与毫米波雷达传感装置100之间的距离小于预设距离或者相对速度大于预设速度，或者两者都同时满足时，则报警模块进行报警。该报警模块可包括控制模块和声音模块，控制模块用于进行上述判断，可以是单片机、处理器等，声音模块可以为蜂鸣器。

另外，请参照图6，图6为本发明实施例提供的一种毫米波雷达传感装置100的结构示意图。在实际使用过程中，为了保护该毫米波雷达传感装置100，该装置还可包括壳体160，所述定位模块110、所述图像采集模块120、所述雷达模块130、所述信号处理模块140和所述接口模块150固定安装在所述壳体160内，所述壳体160包括第一壳体161和第二壳体162，所述第一壳体161与所述第二壳体162连接，所述第一壳体161与所述第二壳体162之间设有密封胶垫163。

所述第二壳体162可以采用塑料或铝合金材质，内部通过金属螺丝164来固定内部的所述定位模块110、所述图像采集模块120、所述雷达模块130、所述信号处理模块140和所述接口模块150，并预留开口位置，用于安装所述接口模块150。所述第一壳体161可以采用PEI材质，PEI材质具有优良的电绝缘性和微波通透性，壳体160设计可到达很高的防水防尘等级，可有效对该毫米波雷达传感装置100进行保护。

所述定位模块110、所述图像采集模块120、所述雷达模块130、所述信号处理模块140和所述接口模块150之间通过插接件165连接，可以提高壳体160内部空间使用率，使该毫米波雷达传感装置100能够缩小体积，减轻重量，降低成本。

另外，该毫米波雷达传感装置100采用24-24.25GHz或76-81GHz的毫米波作为载波，此频段的电磁波可以较好穿透大雾雨雪，不受光线干扰，适应严酷的工作环境，具备全天候工作能力。该毫米波雷达传感装置100内的器件尺寸为毫米级，系统集成度高，设计简单，体积小。

请参照图7，图7为本发明实施例提供的一种毫米波雷达传感系统200，所述系统包括移动终端210和上述的毫米波雷达传感装置100，所述移动终端210与所述毫米波雷达传感装置100耦合，所述移动终端210用于将获取的所述毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息、所述目标物的图像信息进行实时显示。

例如，若该毫米波雷达传感装置100安装在车辆上时，用户可通过移动终端210实时观看毫米波雷达传感装置100的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置100的相对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物的图像信息，这样用户可在移动终端210上实时了解自身车辆与其他目标车辆的位置信息，从而可判断是否需要减速，是否需要避让等，从而提高了车辆行驶的安全性。

作为一种方式，该移动终端210可以是平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、可穿戴设备等终端。

综上所述，本发明实施例提供一种毫米波雷达传感装置及系统，通过定位模块获取该毫米波雷达传感装置的绝对位置信息以及图像采集模块采集预设范围内的图像信息，其中，所述预设范围内的图像信息包括目标物的图像信息，再通过雷达模块获取目标物相对于毫米波雷达传感装置的相对位置信息，然后信号处理模块基于所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息，获取所述所述目标物的绝对位置信息，以及将获取的所述目标物的图像信息与所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息进行对比，以验证所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息的准确性，然后接口模块将所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息以及所述目标物的图像信息进行输出，从而该毫米波雷达传感装置通过定位模块、图像采集模块和雷达模块可更加准确获取目标物的绝对位置信息以及目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息，提高了目标物的探测精度及可靠度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种毫米波雷达传感装置，其特征在于，所述毫米波雷达传感装置包括定位模块、图像采集模块、雷达模块、信号处理模块和接口模块，所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块均与所述信号处理模块耦合，所述信号处理模块与所述接口模块耦合；

所述定位模块，用于获取所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息；

所述图像采集模块，用于采集预设范围内的图像信息，所述预设范围内的图像信息包括目标物的图像信息；

所述雷达模块，用于获取所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息；

所述信号处理模块，用于基于所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置相对位置信息，获取所述目标物的绝对位置信息；

所述信号处理模块，还用于将获取的所述目标物的图像信息与所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息进行对比，以验证所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息的准确性；

所述接口模块，用于将所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息以及所述目标物的图像信息进行输出。

2.根据权利要求1所述的毫米波雷达传感装置，其特征在于，所述定位模块为无线定位模块。

3.根据权利要求1所述的毫米波雷达传感装置，其特征在于，所述图像采集模块包括光学镜头、图像传感器、图像采集器和图像接口，所述光学镜头与所述图像传感器耦合，所述图像传感器与所述图像采集器耦合，所述图像采集器与所述图像接口耦合。

4.根据权利要求1所述的毫米波雷达传感装置，其特征在于，所述雷达模块包括发射天线、接收天线、射频模块、中频模块、雷达运算模块和雷达接口模块，所述发射天线、所述接收天线均与所述射频模块耦合，所述射频模块与所述中频模块耦合，所述中频模块与所述雷达运算模块耦合，所述雷达运算模块与所述雷达接口模块耦合；

所述射频模块，用于通过所述发射天线发射电磁波；

所述接收天线，用于接收经所述目标物反射回来的电磁波，并将所述电磁波发送至所述射频模块；

所述射频模块，用于对所述电磁波进行混频处理以得到中频信号；

所述中频模块，用于将获取的所述中频信号进行单级或多级放大滤波，将放大滤波后的中频信号发送至所述雷达运算模块；

所述雷达运算模块，用于获取所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息，并将所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息通过所述雷达接口模块发送给所述信号处理模块。

5.根据权利要求4所述的毫米波雷达传感装置，其特征在于，所述雷达运算模块包括模数转换模块、雷达信号处理模块和雷达控制模块，所述模数转换模块与所述雷达信号处理模块耦合，所述雷达控制模块与所述射频模块耦合；

所述模数转换模块，用于将所述中频信号转换为数字信号；

所述雷达信号处理模块，用于将所述数字信号进行处理，以获取所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息；

所述雷达控制模块，用于控制所述射频模块发射对应的电磁波。

6.根据权利要求1所述的毫米波雷达传感装置，其特征在于，所述信号处理模块包括融合运算模块、存储模块与电源模块，所述融合运算模块与所述存储模块耦合，所述电源模块分别与所述融合运算模块、所述存储模块、所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块和所述接口模块耦合；

所述融合运算模块，用于将获取的所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息进行运算处理，以获取所述目标物的绝对位置信息；

所述融合运算模块，还用于将获取的所述目标物的图像信息和所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息进行对比，以验证所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息的准确性；

所述存储模块，用于保存所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息、所述目标物的绝对位置信息以及所述目标物的图像信息。

7.根据权利要求1所述的毫米波雷达传感装置，其特征在于，所述接口模块包括电源接口和通信接口，所述电源接口与外部电源耦合，用于为所述信号处理模块供电，所述通信接口与所述信号处理模块耦合，用于将所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、所述目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息以及所述目标物的图像信息进行输出。

8.根据权利要求1所述的毫米波雷达传感装置，其特征在于，所述毫米波雷达传感装置还包括壳体，所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块、所述信号处理模块和所述接口模块固定安装在所述壳体内，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体连接，所述第一壳体与所述第二壳体之间设有密封胶垫。

9.根据权利要求8所述的毫米波雷达传感装置，其特征在于，所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块、所述信号处理模块和所述接口模块之间通过插接件连接，所述定位模块、所述图像采集模块、所述雷达模块、所述信号处理模块和所述接口模块均通过金属螺丝安装在所述第二壳体内。

10.一种毫米波雷达传感系统，其特征在于，所述系统包括移动终端和权利要求1-9任一所述的毫米波雷达传感装置，所述移动终端与所述毫米波雷达传感装置耦合，所述移动终端用于将获取的所述毫米波雷达传感装置的绝对位置信息、目标物的绝对位置信息、所述目标物相对于所述毫米波雷达传感装置的相对位置信息和所述目标物的图像信息进行实时显示。