CN108287343A - 一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，包括毫米波主被动复合模块、数据采集仪、DSP控制模块、电信号转化机械信号装置、电源控制模块组成，本发明采用毫米波主被动复合模块，保证汽车既能达到主动探测又能达到被动探测到目标，通过安装在合适的汽车的前后左右位置，能保证达到安全无死角的功效，解决了探测距离带宽大、无“角闪效应”、主动和被动复合、主动始终敏感的技术问题。

Description

一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统

技术领域

本发明属于汽车安全和毫米波主被动复合探测技术领域，具体地说，本发明涉及一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统。

背景技术

汽车的诞生给人类生活带来了种种方便，同时车祸也给人类带来很多灾难和破坏，为了充分利用汽车为人类带来的方便的同时应尽可能的减少车祸给人类带来的悲剧，近年来，随着经济的发展，交通需求日益增加，城市交通拥堵、交通事故频频发生等成为世界难题，据相关资料显示在司机、汽车、道路三个环节中，司机是可靠性最差的一个环节，80％以上的事故来自司机的反映不及时或判断失误引起的，尤其在高速快速路段、城市拥堵路段、道路狭窄路段、汇流路段和乡村房屋道路段等，司机的烦躁情绪、超车变道频繁、注意力不集中、视野不全面，又或者是靠边停车无人管理、停在不合理位置等，为了减少甚至避免交通事故的发生，人们已经开始对汽车防撞系统进行研究，绝大部分的研究方向都是毫米波主动探索雷达进行预警防撞；毫米波探测按照工作方式分为主动探测和被动探测，主动式即毫米波雷达，其通过发射毫米波信号探测目标，具有较远的作用距离，而其能获得丰富的目标信息，但在近距离时工作时，由于目标结构比较复杂，采用雷达探测容易产生“角闪效应”；被动式探测又称毫米波辐射计，是一种高灵敏度毫米波辐射信号接收机，它不发出信号，工作频带宽，具有抗干扰能力强和无目标闪烁灯优点，但其工作距离近、获得的目标信息量少；结合雷达和辐射计的优点，将主动探测技术和被动探测技术相互融合，组成主被动复合体制探测器，这样不仅提高了探测距离、消除了目标闪烁效应，而且能够获得更丰富的目标信息，充分将主被动探测与被动探测相互融合，实现优势互补；通过设计合适的位置达到安全无死角。

申请号为CN201420543835.7的发明专利公开了一种汽车主动防撞装置中的毫米波雷达传感器，该发明专利主动防撞毫米波雷达传感器主要包括：发射天线、接收天线、混频器、振荡器和调制信号组成。此发明有效的解决了在全天候的情况下利用小巧的毫米波实现了能测量目标的距离、方位和速度，不足之处在于工作带宽窄和有跟踪精度差和角闪等缺点，更没有提高测量距离、角度和速度分辨率等特点。

发明内容

本发明提供一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，采用毫米波主被动复合模块，保证汽车既能达到主动探测又能达到被动探测到目标，通过安装在合适的汽车的前后左右位置，能保证达到安全无死角的功效，解决了探测距离带宽大、无“角闪效应”、主动和被动复合、主动始终敏感的技术问题。该汽车主被动复合毫米波防撞预警系统具有结构简单，功能完善，精度高，小巧、便于安装，满足同一波段，不同频率，兼具射频频分及中频频分的优势，共用了诸多毫米波部件，充分分离主被动信息，减小了主被动信号之间的相互干扰，通过主被动信息复合技术，获得的目标信息量多，有利于目标的识别，解决了原有汽车单一运用毫米波主动发出信号接收的差异，运用现有技术的主被动相互接收信号的互补带来的安全与方便。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，包括毫米波主被动复合模块、数据采集仪、DSP控制模块、电信号转化机械信号装置、电源控制模块；所述接收通路接收目标主、被动信息经过其内部的混频器、调制器、滤波器、信号放大器、中频器的处理出现主动通道和被动通道，其主、被动通道对应相应的电源控制模块；所述数据采集仪采集主、被动的波形进行数据的采集和过滤；所述DSP控制模块进行数据的运算和处理，最终到达电信号转化机械信号装置里。

优选的，所述毫米波主被动复合模块是由收发天线、环流器、调制器、混频器、滤波器和信号放大器组成；收发天线用于探测信号的收发工作；环流器用于收发信号的单向传输；调制器用于将调制信号调制到载波信号上以产生主动通道调频信号；混频器用于含有目标信息的差频信号以及被动通道参考信号的提取；滤波器用于主、被动信号的分频处理；信号放大器用于主、被动信号输出的放大便于数据采集仪接收。

优选的，所述混频器包括混频器A和混频器B，所述混频器A为主、被动通道共用，其中包括三个输入端和一个输出端，输入端一连接主动通道参考信号、输入端二连接被动通道参考信号、输入端三连接环流器、输出端连接滤波器A和滤波器B，其输出的是由收发天线接收的含有目标体信息的主被动回波信号，再经过信号放大器A和信号放大器B的过滤并增强信号的强度，主动通道参考信息为调制器所产生的调频信号，被动通道参考信号为混频器B取出的变频信号。

优选的，所述滤波器包括有滤波器A、滤波器B和滤波器C，滤波器A用于主动通道有用信号的信息获取、滤波器B用于被动通道有用信号的信息获取、滤波器C用于混频器B输出变频信号的获取以作为被动通道参考信息；其中滤波器A为仅能通过主动信号的低频滤波器、滤波器B为仅能通过被动信号的高频滤波器、滤波器C为仅能通过混频器B带通滤波器。

优选的，所述信号放大器包括信号放大器A和信号放大器B组成，其信号放大器A接受滤波器A的主动通道信号进行信号放大处理，其信号放大器B接受滤波器B的被动通道信号进行信号放大处理。

优选的，所述混频器B用于将主动通道参考信号与一个低频信号上变频处理为更高频率的被动通道参考信号输入到混频器A的输入端二上，其中混频器A对有输入端三接受的主动回波信号与输入端一接受的主动通道参考信息进行差频处理，并端输出含有目标信息的差频信号一；混频器A对有输入端三接受的被动回波信号与输入端二的被动通道参考信息进行差频处理，并输出含有目标信息的差频信号二。

优选的，所述混频器A输出的差频信号一和差频信号二进入对应的滤波器A和滤波器B中的中频电路，采用中频分离的结构分别取出同一时刻对应通道的有用信号。

优选的，所述收发天线为收发一体的矩形阵列天线，为主、被动通道共用。

优选的，所述电信号转化机械信号装置可以让汽车自主进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能。当毫米波主被动复合模块主动放出波段探测到目标信息经过混频出主动输出信号经过数据采集仪和DSP控制模块的处理并探测到目标体距离、速度和位置，经过电信号转化机械信号装置的辨别并判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能；当毫米波主被动复合模块被动通过辐射计测到目标信息经过混频出主动输出信号经过数据采集仪和DSP控制模块的处理并探测到目标体距离、速度和位置，经过电信号转化机械信号装置的辨别并判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能，即使在本体不动的情况下，目标体接近本体时候也会做出判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能。

优选的，所述毫米波主被动复合模块分别安装于本体车的前、后、左、右面，这样更加全面立体无死角的保护好车辆的安全。

一种汽车，所述汽车上安装有汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，车辆运动将很顺利地行驶，减少危险行驶。

采用以上技术方案的有益效果是：该汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，采用毫米波主被动复合模块，保证汽车既能达到主动探测又能达到被动探测到目标，通过安装在合适的汽车的前后左右位置，能保证达到安全无死角的功效，解决了探测距离带宽大、无“角闪效应”、主动和被动复合、主动始终敏感的技术问题。该汽车主被动复合毫米波防撞预警系统具有结构简单，功能完善，精度高，小巧、便于安装，满足同一波段，不同频率，兼具射频频分及中频频分的优势，共用了诸多毫米波部件，充分分离主被动信息，减小了主被动信号之间的相互干扰，通过主被动信息复合技术，获得的目标信息量多，有利于目标的识别，解决了原有汽车单一运用毫米波主动发出信号接收的差异，运用现有技术的主被动相互接收信号的互补带来的安全与方便。

附图说明

图1是该汽车主被动复合毫米波防撞预警系统原理图；

图2是该汽车主被动复合毫米波防撞预警系统框架图；

图3是该汽车主被动复合毫米波防撞预警系统设想图；

其中：1、毫米波主被动复合模块；2、数据采集仪；3、DSP控制模块；4、电信号转化机械信号装置；5、电源控制模块；11、目标体；12、收发天线；13、环流器；14、混频器A；15、滤波器A；16、滤波器B；17、调制信号；18、调制器；19、滤波器C；111、混频器B；112、载波信号；113、低频信号；114、信号放大器A；115、信号放大器B。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图3所示，本发明是一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，采用毫米波主被动复合模块，保证汽车既能达到主动探测又能达到被动探测到目标，通过安装在合适的汽车的前后左右位置，能保证达到安全无死角的功效，解决了探测距离带宽大、无“角闪效应”、主动和被动复合、主动始终敏感的技术问题。该汽车主被动复合毫米波防撞预警系统具有结构简单，功能完善，精度高，小巧、便于安装，满足同一波段，不同频率，兼具射频频分及中频频分的优势，共用了诸多毫米波部件，充分分离主被动信息，减小了主被动信号之间的相互干扰，通过主被动信息复合技术，获得的目标信息量多，有利于目标的识别，解决了原有汽车单一运用毫米波主动发出信号接收的差异，运用现有技术的主被动相互接收信号的互补带来的安全与方便。

具体的说，如图1所示，包括毫米波主被动复合模块1、数据采集仪2、DSP控制模块3、电信号转化机械信号装置4、电源控制模块5；所述接收通路接收目标主、被动信息经过其内部的混频器、调制器、滤波器、信号放大器、中频器的处理出现主动通道和被动通道，其主、被动通道对应相应的电源控制模块5；所述数据采集仪2采集主、被动的波形进行数据的采集和过滤；所述DSP控制模块3进行数据的运算和处理，最终到达电信号转化机械信号装置4里。

如图2所示，所述毫米波主被动复合模块1是由收发天线12、环流器13、调制器18、混频器、滤波器和信号放大器组成；收发天线12用于探测信号的收发工作；环流器13用于收发信号的单向传输；调制器18用于将调制信号7调制到载波信号12上以产生主动通道调频信号；混频器用于含有目标信息的差频信号以及被动通道参考信号的提取；滤波器用于主、被动信号的分频处理；信号放大器用于主、被动信号输出的放大便于数据采集仪2接收。

如图3所示，所述毫米波主被动复合模块1安装在汽车的前后左右位置上，可以利用主、被动毫米波探测判断出是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能。

以下用具体实施例对具体工作方式进行阐述：

该汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，毫米波主被动复合模块1主动放出波段探测到目标信息经过混频出主动输出信号经过数据采集仪2和DSP控制模块3的处理并探测到目标体11距离、速度和位置，经过电信号转化机械信号装置4的辨别并判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能；当毫米波主被动复合模块1被动通过辐射计测到目标信息经过混频出主动输出信号经过数据采集仪2和DSP控制模块3的处理并探测到目标体11距离、速度和位置，经过电信号转化机械信号装置4的辨别并判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能，即使在本体不动的情况下，目标体11接近本体时候也会做出判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能。采用毫米波主被动复合模块，保证汽车既能达到主动探测又能达到被动探测到目标，通过安装在合适的汽车的前后左右位置，能保证达到安全无死角的功效，解决了探测距离带宽大、无“角闪效应”、主动和被动复合、主动始终敏感的技术问题。该汽车主被动复合毫米波防撞预警系统具有结构简单，功能完善，精度高，小巧、便于安装，满足同一波段，不同频率，兼具射频频分及中频频分的优势，共用了诸多毫米波部件，充分分离主被动信息，减小了主被动信号之间的相互干扰，通过主被动信息复合技术，获得的目标信息量多，有利于目标的识别，解决了原有汽车单一运用毫米波主动发出信号接收的差异，运用现有技术的主被动相互接收信号的互补带来的安全与方便。

所述毫米波主被动复合模块1是由收发天线12、环流器13、调制器18、混频器、滤波器和信号放大器组成；收发天线12用于探测信号的收发工作；环流器13用于收发信号的单向传输；调制器18用于将调制信号7调制到载波信号12上以产生主动通道调频信号；混频器用于含有目标信息的差频信号以及被动通道参考信号的提取；滤波器用于主、被动信号的分频处理；信号放大器用于主、被动信号输出的放大便于数据采集仪2接收。

所述混频器包括混频器A14和混频器B111，所述混频器A14为主、被动通道共用，其中包括三个输入端和一个输出端，输入端一连接主动通道参考信号、输入端二连接被动通道参考信号、输入端三连接环流器13、输出端连接滤波器A15和滤波器B16，其输出的是由收发天线12接收的含有目标体11信息的主被动回波信号，再经过信号放大器A114和信号放大器B115的过滤并增强信号的强度，主动通道参考信息为调制器18所产生的调频信号，被动通道参考信号为混频器B111取出的变频信号。

所述滤波器包括有滤波器A15、滤波器B16和滤波器C19，滤波器A15用于主动通道有用信号的信息获取、滤波器B16用于被动通道有用信号的信息获取、滤波器C19用于混频器B111输出变频信号的获取以作为被动通道参考信息；其中滤波器A15为仅能通过主动信号的低频滤波器、滤波器B16为仅能通过被动信号的高频滤波器、滤波器C19为仅能通过混频器B111带通滤波器。

所述信号放大器包括信号放大器A114和信号放大器B115组成，其信号放大器A114接受滤波器A15的主动通道信号进行信号放大处理，其信号放大器B115接受滤波器B16的被动通道信号进行信号放大处理。

所述混频器B111用于将主动通道参考信号与一个低频信号113上变频处理为更高频率的被动通道参考信号输入到混频器A14的输入端二上，其中混频器A14对有输入端三接受的主动回波信号与输入端一接受的主动通道参考信息进行差频处理，并端输出含有目标信息的差频信号一；混频器A14对有输入端三接受的被动回波信号与输入端二的被动通道参考信息进行差频处理，并输出含有目标信息的差频信号二。

所述混频器A14输出的差频信号一和差频信号二进入对应的滤波器A15和滤波器B16中的中频电路，采用中频分离的结构分别取出同一时刻对应通道的有用信号。

所述收发天线12为收发一体的矩形阵列天线，为主、被动通道共用。

所述电信号转化机械信号装置4可以让汽车自主进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能。当毫米波主被动复合模块1主动放出波段探测到目标信息经过混频出主动输出信号经过数据采集仪2和DSP控制模块3的处理并探测到目标体11距离、速度和位置，经过电信号转化机械信号装置4的辨别并判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能；当毫米波主被动复合模块1被动通过辐射计测到目标信息经过混频出主动输出信号经过数据采集仪2和DSP控制模块3的处理并探测到目标体11距离、速度和位置，经过电信号转化机械信号装置4的辨别并判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能，即使在本体不动的情况下，目标体11接近本体时候也会做出判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能。

所述毫米波主被动复合模块1分别安装于本体车的前、后、左、右面，这样更加全面立体无死角的保护好车辆的安全。

全部车辆都安装汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，车辆运动将很顺利地行驶，减少危险行驶。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：包括毫米波主被动复合模块(1)、数据采集仪(2)、DSP控制模块(3)、电信号转化机械信号装置(4)、电源控制模块(5)组成；

所述接收通路接收目标主、被动信息经过其内部的混频器、调制器、滤波器、信号放大器、中频器的处理出现主动通道和被动通道，其主动通道、被动通道对应相应的电源控制模块(5)；

所述数据采集仪(2)采集主、被动的波形进行数据的采集和过滤；

所述DSP控制模块(3)进行数据的运算和处理，最终到达电信号转化机械信号装置(4)里。

2.根据权利要求1所述的一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：所述毫米波主被动复合模块(1)包括收发天线(12)、环流器(13)、调制器(18)、混频器、滤波器和信号放大器；收发天线(12)用于探测信号的收发工作；环流器(13)用于收发信号的单向传输；调制器(18)用于将调制信号(7)调制到载波信号(12)上以产生主动通道调频信号；混频器用于含有目标信息的差频信号以及被动通道参考信号的提取；滤波器用于主、被动信号的分频处理；信号放大器用于主、被动信号输出的放大便于数据采集仪(2)接收。

3.根据权利要求2所述的一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：所述混频器包括混频器A(14)和混频器B(111)，所述混频器A(14)为主动通道、被动通道共用，其中包括三个输入端和一个输出端，输入端一连接主动通道参考信号、输入端二连接被动通道参考信号、输入端三连接环流器(13)、输出端连接滤波器A(15)和滤波器B(16)，其输出的是由收发天线(12)接收的含有目标体(11)信息的主被动回波信号，再经过信号放大器A(114)和信号放大器B(115)的过滤并增强信号的强度，主动通道参考信息为调制器(18)所产生的调频信号，被动通道参考信号为混频器B(111)取出的变频信号。

4.根据权利要求3所述的一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：所述滤波器包括有滤波器A(15)、滤波器B(16)和滤波器C(19)，滤波器A(15)用于主动通道有用信号的信息获取、滤波器B(16)用于被动通道有用信号的信息获取、滤波器C(19)用于混频器B(111)输出变频信号的获取以作为被动通道参考信息；其中滤波器A(15)为仅能通过主动信号的低频滤波器、滤波器B(16)为仅能通过被动信号的高频滤波器、滤波器C(19)为仅能通过混频器B(111)带通滤波器。

5.根据权利要求4所述的一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：所述信号放大器包括信号放大器A(114)和信号放大器B(115)组成，其信号放大器A(114)接受滤波器A(15)的主动通道信号进行信号放大处理，其信号放大器B(115)接受滤波器B(16)的被动通道信号进行信号放大处理。

6.根据权利要求3所述的一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：所述混频器B(111)用于将主动通道参考信号与一个低频信号(113)上变频处理为更高频率的被动通道参考信号输入到混频器A(14)的输入端二上，其中混频器A(14)对有输入端三接受的主动回波信号与输入端一接受的主动通道参考信息进行差频处理，并端输出含有目标信息的差频信号一；混频器A(14)对有输入端三接受的被动回波信号与输入端二的被动通道参考信息进行差频处理，并输出含有目标信息的差频信号二。

7.根据权利要求4所述的一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：所述混频器A(14)输出的差频信号一和差频信号二进入对应的滤波器A(15)和滤波器B(16)中的中频电路，采用中频分离的结构分别取出同一时刻对应通道的有用信号。

8.根据权利要求2所述的一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：所述收发天线(12)为收发一体的矩形阵列天线，为主、被动通道共用。

9.根据权利要求1所述的一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：所述电信号转化机械信号装置(4)可以让汽车自主进行刹车、转向、避让、跟随以及警报功能；当毫米波主被动复合模块(1)主动放出波段探测到目标信息经过混频出主动输出信号经过数据采集仪(2)和DSP控制模块(3)的处理并探测到目标体(11)距离、速度和位置，经过电信号转化机械信号装置(4)的辨别并判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能；当毫米波主被动复合模块(1)被动通过辐射计测到目标信息经过混频出主动输出信号经过数据采集仪(2)和DSP控制模块(3)的处理并探测到目标体(11)距离、速度和位置，经过电信号转化机械信号装置(4)的辨别并判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能，即使在本体不动的情况下，目标体(11)接近本体时候也会做出判断是否需要进行刹车、转向、避让、跟随、警报等功能。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种汽车主被动复合毫米波防撞预警系统，其特征在于：所述毫米波主被动复合模块(1)分别安装于本体车的前面、后面、左面以及右面。

11.一种应用权利要求1-9中任一项所述的汽车主被动复合毫米波防撞预警系统的汽车，其特征在于：所述汽车上安装有汽车主被动复合毫米波防撞预警系统。