CN109343048A - 本车近距离高低速度的雷达测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及本车近距离高低速度的雷达测量方法，包括调频连续波雷达发射机、雷达接收机、信号处理单元；调频连续波雷达发射机安装于汽车底盘且与汽车运动方向具有夹角。具体测速方法包括以下步骤：获取雷达发射频率被地面反射回来的反射频率，所述反射频率为距离频率Fr与多普勒频率Fd之和；获取频率图形在三角波上升区中，雷达反射频率为Fb(+)＝Fr‑Fd；获取频率图形在三角波下降区中，雷达反射频率为Fb(‑)＝Fr+Fd；通过对称三角波对消距离频率Fr，带入公式即可获得汽车速度V。本发明解决了传统多普勒雷达不能解决低速度测量的问题，用FMCW雷达的距离频率对速度频率位移，有效避开射频雷达白噪声区域，使低速度测量成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车雷达测速技术领域，具体的说是本车近距离高低速度的雷达测量方法。
背景技术
智能驾驶和无人驾驶需要准确知道汽车的速度，目前测量速度的方式是霍尔器件测量轮距运动得到的，或者通过一段时间的GPS定位差换算，当轮子抱死滑动则测量不到速度，GPS测量速度不及时；也有采用雷达测量汽车速度，通过雷达接收机对收发频率进行比较，测得的多普勒频率经过一系列DSP处理之后计算出汽车实际行驶速度，问题是低速度多普勒频率在雷达白噪声内，使得雷达测速变得不及时、不可靠。
发明内容
为了避免和解决上述技术问题，本发明提出了本车近距离高低速度的雷达测量方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
本车近距离高低速度的雷达测量方法，包括安装于汽车底盘的雷达发射单元、雷达接收单元、信号处理单元，所述雷达发射单元发射的为调频连续波雷达且发射的雷达波束与汽车运动方向具有夹角；
具体测速方法包括以下步骤：
步骤S101：获取雷达发射频率被地面反射回来的反射频率，所述反射频率为距离频率Fr与多普勒频率Fd之和；
步骤S102：获取频率调制波形的三角波上升区，雷达反射频率Fb(+)＝Fr-Fd；
步骤S103：获取频率调制波形的三角波下降区，雷达反射频率Fb(-)＝Fr+Fd；
步骤S104：通过对称三角波对消距离频率Fr，将Fb(+)、Fb(-)带入公式：
Fd＝2*V/λ*cos(θ)
获得汽车速度V，式中，λ为雷达波长，θ为雷达波束和地面夹角。
进一步的，所述调频连续波雷达的距离频率Fr高于反向多普勒频率加白噪声频率。
进一步的，所述雷达波束沿汽车正速度、反速度与地面夹角θ在0～90度之间。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种新的汽车雷达测速手段，可实现本车速度的实时精准测量；解决了传统多普勒雷达不能测量低速度的问题，用调频连续波雷达的距离频率对速度频率位移，有效避开射频雷达白噪声区域，使低速度测量成为可能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的测量方法流程框图；
图2为本发明中雷达信号对地面处理过程的示意图；
图3为本发明对地面工作的示意图。
其中，1、汽车；2、地面。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图3所示，本车近距离高低速度的雷达测量方法，包括安装于汽车底盘的雷达发射单元、雷达接收单元、信号处理单元，所述雷达发射单元发射的为调频连续波雷达且发射的雷达波束与汽车1运动方向具有夹角；
使用时，所述雷达发射单元、雷达接收单元、信号处理单元构成本车雷达，距地高度为H，汽车1以速度V行驶，雷达发射单元向地面2发射雷达波束，并反射回来后被雷达接收单元获取。
具体测速方法包括以下步骤：
步骤S101：获取雷达发射频率被地面2反射回来的反射频率，所述反射频率为距离频率Fr与多普勒频率Fd之和；
安装在本车的雷达发射频率被地面2反射回来，雷达接收单元的本振频率和调频连续波雷达发射单元相干(从发射单元耦合)，那么雷达接收单元的差频就是多普勒频率，从而实现对车身相对地面2的速度非常准确的测量。
多普勒测量在低速度时候被交流耦合频率限制。比如在24GHz雷达，1km/h(km/h表示每小时公里)速度的多普勒频率是44.4Hz；如果需要测量0.2kmh速度，处理频率在10Hz以内；但是射频雷达的白噪声在2KHz以内；完全用多普勒雷达在处理低速度测量非常困难。
本方面采用调频连续波雷达(FMCW)测量低速度；FMCW雷达回波频率是距离频率和多普勒频率之和；设计调频连续波雷达的距离频率高于反向多普勒频率加白噪声频率(2KHz)，把多普勒频率位移到高频率，在通过对称三角波对消距离频率，实现低速度频率测量。
步骤S102：获取频率调制波形的三角波上升区，雷达反射频率Fb(+)＝Fr-Fd；
步骤S103：获取频率调制波形的三角波下降区，雷达反射频率Fb(-)＝Fr+Fd；
步骤S104：通过对称三角波对消距离频率Fr，带入公式：
Fd＝2*V/λ*cos(θ)
获得汽车1速度V，式中，λ为雷达波长，θ为雷达波束和地面2夹角，其次所述雷达波束沿汽车1正速度、反速度与地面2夹角θ在0～90度之间。
一个实际设计过程如下：要求最大正速度288km/h(Fdmax＝12.780KHz),最大反速度30km/h(Fdmin＝-1333Hz)；速度精确度0.2km/h(频率分辨率df＝8.8Hz)。
这样就保证雷达接收机频率永远大于白噪声频率2KHz，信号处理的是Fb(+)和Fb(-)，而不是直接处理Fd；比如速度在0.2km/h时，雷达频率是15,008.8Hz而不是8.8Hz。
综上所述，本发明提供了一种新的汽车雷达测速手段，可实现本车速度的实时精准测量；解决了传统多普勒雷达不能测量低速度的问题，用调频连续波雷达的距离频率对速度频率位移，有效避开射频雷达白噪声区域，使低速度测量成为可能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.本车近距离高低速度的雷达测量方法，其特征在于：包括安装于汽车底盘的雷达发射单元、雷达接收单元、信号处理单元，所述雷达发射单元发射的为调频连续波雷达且发射的雷达波束与汽车运动方向具有夹角；
具体测量方法包括以下步骤：
步骤S101：获取雷达发射频率被地面反射回来的反射频率，所述反射频率为距离频率Fr与多普勒频率Fd之和；
步骤S102：获取频率调制波形的三角波上升区，雷达反射频率Fb(+)＝Fr-Fd；
步骤S103：获取频率调制波形的三角波下降区，雷达反射频率Fb(-)＝Fr+Fd；
步骤S104：通过对称三角波对消距离频率Fr，将Fb(+)、Fb(-)带入公式：
Fd＝2*V/λ*cos(θ)
获得汽车速度V，式中，λ为雷达波长，θ为雷达波束和地面夹角。
2.根据权利要求1所述的本车近距离高低速度的雷达测量方法，其特征在于：所述调频连续波雷达的距离频率Fr高于反向多普勒频率加白噪声频率。
3.根据权利要求1所述的本车近距离高低速度的雷达测量方法，其特征在于：所述雷达波束沿汽车正速度、反速度与地面夹角θ在0～90度之间。
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