CN108169750A - 一种车载毫米波雷达系统 - Google Patents

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闻家毅
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    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
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Abstract

本发明涉及车载雷达系统技术领域，尤其涉及一种车载毫米波雷达系统，包括屏蔽罩、以及罩合于所述屏蔽罩内的射频信号收发板、数字信号处理板和散热板；所述射频信号收发板与所述数字信号处理板通过通用连接器电性连接；所述散热板位于射频信号收发板和数字信号处理板之间；所述射频信号收发板的工作频率76～77GHz；所述数字信号处理板的信号调频形式采用每个调频周期为45ms～100ms的锯齿波。本发明的发明目的在于提供一种车载毫米波雷达系统，采用本发明提供的技术方案解决了现有车载雷达系统存在探测精度低的技术问题。

Description

一种车载毫米波雷达系统
技术领域
本发明涉及车载雷达系统技术领域，尤其涉及一种车载毫米波雷达系统。
背景技术
随着经济的发展，家庭汽车拥有量出现了大幅增长，道路交通事故率也呈现上升趋势，交通安全问题已经成为全球函待解决的主要问题。自动驾驶技术已成为当下交通领域研究热点。车载毫米波雷达能够对道路环境进行实时监控，在紧急情况下辅助驾驶员做出正确的选择，防止交通安全事故的发生，成为实现自动驾驶不可或缺的传感器。
由于车载毫米波雷达主要安装在车辆前方或前保险杠内，对雷达的体积大小提出了严格限制，目前市场上的雷达产品受制于天线尺寸，普遍偏大；车载毫米波雷达在工作时主要功能为对周围车辆或者障碍物速度、距离、方位角的精确探测，目前市场上主流雷达产品在速度和距离探测上存在精度不高的问题，要提高自动驾驶程度，则需提高雷达对周围车辆和障碍物的探测精度；同时低功耗和严酷的环境适应性也是当前77GHz毫米波雷达的重要需求。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种车载毫米波雷达系统，采用本发明提供的技术方案解决了现有车载雷达系统存在探测精度低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种车载毫米波雷达系统，包括屏蔽罩、以及罩合于所述屏蔽罩内的射频信号收发板、数字信号处理板和散热板；所述射频信号收发板与所述数字信号处理板通过通用连接器电性连接；所述散热板位于射频信号收发板和数字信号处理板之间；
所述射频信号收发板的工作频率76～77GHz；所述数字信号处理板的信号调频形式采用每个调频周期为45ms～100ms的锯齿波。
优选的，还包括车载报警器或控制器、外接电源和供电模块；所述数字信号处理板上的对外接口包括高速CAN针脚、以太网针脚和供电针脚；所述高速CAN针脚和以太网针脚与所述报警器或者控制器通过信号线连接，用于向外传递目标信息和接收车身控制指令；所述供电针脚与所述外接电源和供电模块电性连接。
优选的，所述射频信号收发板的天线包括两根发射天线和四根接收天线，每根所述天线均包括八个辐射单元。
优选的，所述屏蔽罩包括上部屏蔽罩和下部屏蔽罩；所述上部屏蔽罩与下部屏蔽罩通过所述散热板进行刚性连接，且二者与散热板之间的接触面处设置有密封胶垫；所述密封胶垫位于所述散热板上。
优选的，所述屏蔽罩的制作材质为PBT+30GF材质。
优选的，所述射频信号收发板安装于所述上部屏蔽罩内；所述数字信号处理板安装于所述下部屏蔽罩内；所述数字信号处理板的对外接口与所述下部屏蔽罩一体注塑成型。
优选的，所述散热板的制作材质为铝合金材质。
优选的，所述密封胶垫的内部形成有金属骨架，在所述金属骨架外包裹有硬质橡胶层。
由上可知，应用本发明可以得到以下有益效果：本发明所述射频信号收发板的工作频率76～77GHz，所述数字信号处理板的信号调频形式采用每个调频周期为45ms～100ms的锯齿波，在锯齿波体制下通过参数的设计大大的减弱距离和速度相关度，因此可以将距离和速度分别在快时间维/距离维和慢时间维/速度维进行估计，较准确的估计出距离和速度值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术的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部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例射频信号收发板信号调制波形图；
图2为本发明实施例车载毫米波雷达系统框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
车载毫米波雷达在工作时主要功能为对周围车辆或者障碍物速度、距离、方位角的精确探测，目前市场上主流雷达产品在速度和距离探测上存在精度不高的问题，要提高自动驾驶程度，则需提高雷达对周围车辆和障碍物的探测精度。
请参见图2，为了解决上述技术问题，本实施例提供一种车载毫米波雷达系统，包括屏蔽罩、以及罩合于屏蔽罩内的射频信号收发板、数字信号处理板和散热板。
其中，射频信号收发板与数字信号处理板通过通用连接器电性连接，屏蔽罩与射频信号处理板和数字信号处理板以及散热板之间刚性连接，并且散热板位于射频信号收发板和数字信号处理板之间。
请参见图1，独特的，本实施例提供的车载毫米波雷达系统，其射频信号收发板的工作频率76～77GHz；数字信号处理板的信号调频形式采用每个调频周期为45ms～100ms的锯齿波替代目前雷达系统中常用的三角波。
在此需要说明的是，目前车载毫米波雷达系统中，三角形调频线性信号由上扫频和下扫频两个扫频时间组成，利用上扫频和下扫频回波信号的多普勒频率差异实现对目标信号速度的估计，其距离和速度是强相关的。在三角波体制下对频率估计在距离和速度是一致的，但因目标的多普勒频率受速度控制，在汽车应用中不高(几KHz～几十KHz)，所以其速度估计精度差。
在本实施例中，锯齿波体制下通过参数的设计大大的减弱距离和速度相关度，因此可以将距离和速度分别在快时间维/距离维和慢时间维/速度维进行估计，较准确的估计出距离和速度值。
本实施例提供的车载毫米波雷达系统还包括车载报警器或控制器、外接电源和供电模块。
数字信号处理板上的对外接口包括高速CAN针脚、以太网针脚和供电针脚；高速CAN针脚和以太网针脚与报警器或者控制器通过信号线连接，用于向外传递目标信息和接收车身控制指令；供电针脚与外接电源和供电模块电性连接。
本实施例针对雷达尺寸问题，对天线进行了优化仿真，射频信号收发板的天线采用2发4收的形式，包括两根发射天线和四根接收天线，每根天线通过8个辐射单元实现，同时将射频板与数字信号处理板分开，采用通用连接器连接在一起，从而大大减小了雷达面积，最终产品外形尺寸不大于70mm*60mm*30mm。
屏蔽罩则包括上部屏蔽罩和下部屏蔽罩。上部屏蔽罩与下部屏蔽罩通过散热板进行刚性连接，且二者与散热板之间的接触面处设置有密封胶垫。密封胶垫位于散热板上。其中上部屏蔽罩壳体内部安装射频信号收发板，下部屏蔽罩壳体内部安装数字信号处理板，数字信号处理板的对外接口与下部屏蔽罩注塑形成一体。
屏蔽罩采用PBT+30GF材质，PBT+30GF材料具有良好的化学稳定性、器械强度、电绝缘性能、热稳定性和较低的收缩率，以及良好的微波通透性；散热板采用铝合金材质，质量轻，强度大，导热散热性能良好，而且金属板对数字电路起到隔绝电磁干扰的作用，避免射频板与数字信号板之间电磁信号的串扰；在关键芯片和发热量大的芯片位置上，设有导热减震垫和散热片，保护电路板和关键芯片，使其能够长时间工作和适应恶劣的工作环境；密封胶垫的内部形成有金属骨架，在金属骨架外包裹有硬质橡胶层，提高强度不易形变，既可以密封、又能够减震。采用上述结构的屏蔽罩，使防水防尘等级达到IP69K。
本发明实施例设计科学合理，所用器件全部选用汽车产品级，能够适应严苛的环境，可实现远距离探测，能够分辨多个目标，同时距离探测精度达到±0.25米，速度分辨精度小于±0.12米/秒，最小分辨速度小于0.5米/秒；体积小，最大外形尺寸不大于70mm*60mm*30mm；模块整体功耗小于4W，低于目前市场主流产品4.5W功耗；同时较目前市场主流产品有较大的成本优势。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车载毫米波雷达系统，其特征在于：包括屏蔽罩、以及罩合于所述屏蔽罩内的射频信号收发板、数字信号处理板和散热板；所述射频信号收发板与所述数字信号处理板通过通用连接器电性连接；所述散热板位于射频信号收发板和数字信号处理板之间；
所述射频信号收发板的工作频率76～77GHz；所述数字信号处理板的信号调频形式采用每个调频周期为45ms～100ms的锯齿波。
2.根据权利要求1所述的车载毫米波雷达系统，其特征在于：还包括车载报警器或控制器、外接电源和供电模块；所述数字信号处理板上的对外接口包括高速CAN针脚、以太网针脚和供电针脚；所述高速CAN针脚和以太网针脚与所述报警器或者控制器通过信号线连接，用于向外传递目标信息和接收车身控制指令；所述供电针脚与所述外接电源和供电模块电性连接。
3.根据权利要求2所述的车载毫米波雷达系统，其特征在于：所述射频信号收发板的天线包括两根发射天线和四根接收天线，每根所述天线均包括八个辐射单元。
4.根据权利要求1所述的车载毫米波雷达系统，其特征在于：所述屏蔽罩包括上部屏蔽罩和下部屏蔽罩；所述上部屏蔽罩与下部屏蔽罩通过所述散热板进行刚性连接，且二者与散热板之间的接触面处设置有密封胶垫；所述密封胶垫位于所述散热板上。
5.根据权利要求1所述的车载毫米波雷达系统，其特征在于：所述屏蔽罩的制作材质为PBT+30GF材质。
6.根据权利要求4所述的车载毫米波雷达系统，其特征在于：所述射频信号收发板安装于所述上部屏蔽罩内；所述数字信号处理板安装于所述下部屏蔽罩内；所述数字信号处理板的对外接口与所述下部屏蔽罩一体注塑成型。
7.根据权利要求1所述的车载毫米波雷达系统，其特征在于：所述散热板的制作材质为铝合金材质。
8.根据权利要求4所述的车载毫米波雷达系统，其特征在于：所述密封胶垫的内部形成有金属骨架，在所述金属骨架外包裹有硬质橡胶层。
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