CN109507672B - 一种全方位视角的汽车雷达系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载雷达领域，提出了一种全方位视角的汽车雷达系统及车辆。所述全方位视角的汽车雷达系统包括第一角雷达和第二角雷达，所述角雷达安装在车身上的相对的一组对角上，每个角雷达设有机械旋转部件，使得角雷达能够贴合于车身外轮廓表面。所述每个角雷达具有两个射频单元，所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面，不存在刻意设置的大于0的夹角。每个射频单元具有至少180度的视野，保证整个雷达系统具有360度视角。所述全方位视角的汽车雷达系统覆盖全，盲区面积小，成本与复杂度都较低，易于进行数据融合，不同角雷达之间覆盖重合区域小，雷达数量少，干扰概率和风险降低。

Description

一种全方位视角的汽车雷达系统及车辆

技术领域

本发明涉及汽车雷达领域，尤其涉及一种全方位视角的汽车雷达系统及车辆。

背景技术

智能驾驶系统是一个集中运用了先进的信息控制技术，剧本环境感知、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。智能驾驶系统能够辅助驾驶员进行驾驶，而驾驶员能够在智能系统的一系列提示下，对实际的道路情况做出相应的反应。

在智能驾驶系统中，需要对外部环境及驾驶员行为的信息采集。在周边环境的采集以及模型建立、障碍物的探测中，毫米波雷达起到了重要的作用，并在自动泊车、自适应巡航等场景下得到了广泛的运用。随着智能驾驶的快速发展，毫米波雷达由于探测距离远、受环境影响小、成本低、技术成熟，成为ADAS系统主要的传感器。

现有汽车毫米波雷达系统为了实现360度视角全覆盖，采用了很多个雷达。最典型的方案有两种，第一种包括一个前视雷达、4个角雷达、2个侧向雷达和一个后视雷达，分别位于车辆前部、车辆的四个角部，车辆的侧面及车辆后部，位于车辆角部的雷达通常与车身存在一定的夹角。这样分布的雷达系统成本高，系统结构复杂。且雷达的种类较多，雷达与雷达之间容易相互影响，在安装、标定以及系统融合上有较大的难度。第二种包括一个前视雷达、4个角雷达，分别位于车辆前部以及车辆的四个角部，位于车辆角部的雷达通常与车身存在一定的夹角。这样分布的雷达系统在侧面可能会存在盲区，没有实现真正意义上的360度全视角覆盖。

发明内容

本发明要解决的技术问题是车载雷达系统复杂且成本高的问题。为了解决上述问题，本发明提出了一种全方位视角的汽车雷达系统及车辆，本发明具体是以如下技术方案实现的：

本发明的第一个方面提出了一种全方位视角的汽车雷达系统，所述系统包括：第一角雷达和第二角雷达，所述第一角雷达和第二角雷达贴合设置在车身外轮廓的一组对角上，两个角雷达能够构成360度视角。

所述第一角雷达包括第一射频单元、第二射频单元和第一信号处理单元，所述第一射频单元和第二射频单元分别设置在车身外轮廓的侧面和前面。

所述第二角雷达包括第三射频单元、第四射频单元和第二信号处理单元，所述第三射频单元和第四射频单元分别设置在车身外轮廓的侧面和后面。

具体地，每一个射频单元的视角范围大于180度，或者每一个角雷达的视角范围大于240度，确保两个角雷达能够构成360度视角，对车辆周边环境进行全方位的监控。

进一步地，所述第一射频单元与第一信号处理单元集成为第一角雷达主模块，所述第二射频单元为第一角雷达子模块；

所述第三射频单元与第二信号处理单元集成为第二角雷达主模块，所述第四射频单元为第二角雷达子模块。

进一步地，所述第一角雷达主模块与第一角雷达子模块分别位于两块电路板上，所述第二角雷达主模块与第二角雷达子模块分别位于两块电路板上。

具体地，所述第一射频单元和第二射频单元位于车辆的一个角上，所述第三射频单元与第四射频单元位于相对的另一个角上，所述各个射频单元分别设置在独立的电路板上。四个射频单元两两相对，分别覆盖在车辆的对角上。所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面，不存在刻意设置的大于0的夹角。

可替换地，所述第一角雷达主模块与第一角雷达子模块位于同一块电路板上，所述电路板与车辆角的形状一致；

所述第二角雷达主模块与第二角雷达子模块位于同一块电路板上，所述电路板与车辆角的形状一致。

具体地，所述第一射频单元与第二射频单元位于同一块电路板上，安装在车辆的一个角上，所述第三射频单元和第四射频单元位于同一块电路板上，安装在相对的另一个角上，所述电路板与汽车角上的车身形状一致，最终仍然是为四个射频单元两两相对，分别覆盖在车辆的对角上。所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面，不存在刻意设置的大于0的夹角。

进一步地，所述每个射频单元的探测范围至少为180°，所述每个射频单元包括M个发射通道，所述发射通道用于向空间发射雷达信号，所述每个发射通道包括天线、功放、功放开关控制、功放链路控制和发射极性控制，所述M为大于1的正整数。两个射频单元的全部发射通道之间发射的波形相互正交。

进一步地，所述第一角雷达还包括第一接收单元、第二接收单元、频率源电路、通信电路、电源和电源通信接口；

所述第二角雷达还包括第三接收单元、第四接收单元、频率源电路、通信电路、电源和电源通信接口。

进一步地，所述每个接收单元包括N个接收通道，所述接收通道用于获得被探测目标反射的回波信号，所述每个接收通道包括天线、低噪放、混频器、滤波器、放大器和AD采样电路，所述N为大于1的正整数。其中，放大器增益可调，滤波器转折频率可调。

进一步地，所述频率源电路用于产生调频斜率可变、中心频率可变、带宽可变、调频时间可变、占空比可变的调频信号。

进一步地，所述电源通信接口包括电源引脚和通信引脚

进一步地，所述第一角雷达和第二角雷达均具有机械旋转部件，所述机械旋转部件用于在安装角雷达时，当角雷达与车身外轮廓表面不贴合时，调整角雷达与车身之间的夹角，使得角雷达贴合于车身外轮廓表面。

本发明的第二个方面提出了一种车辆，所述车辆包括所述的一种全方位视角的汽车雷达系统。所述全方位视角的汽车雷达系统包括两个角雷达，所述车辆的对角上各装有一个角雷达，每个角雷达设有机械旋转部件，所述机械旋转部件用于调整角雷达，使得角雷达能够与车辆角部的车身夹角为0度，即不存在夹角。所述每个角雷达具有两个射频单元，所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面，不存在刻意设置的大于0的夹角。所述每个射频单元的探测范围至少为180°，或者每个角雷达具有至少240度的视野，保证汽车雷达系统具有360度视角。

采用上述技术方案，本发明所述的一种全方位视角的汽车雷达系统及车辆，具有如下有益效果：

1)本发明所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，所述全方位视角的汽车雷达系统包括两个角雷达，所述车辆的对角上各装有一个角雷达，所述每个角雷达具有两个射频单元，所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面。所述全方位视角的汽车雷达系统覆盖全，盲区面积小，由于只有两个角雷达，因此不同角雷达之间覆盖重合区域小，雷达数量少，干扰概率和风险降低；

2)本发明所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，所述全方位视角的汽车雷达系统只有两个角雷达，因此安装标定相对简单，只需在两个位置安装和标定，且成本较低，容易进行管理；

3)本发明所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，所述全方位视角的汽车雷达系统只有两个角雷达，因此器件的复杂程度低，两个雷达可以完全一样，且数据融合简单，降低系统风险和复杂度。

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，下面将对实施例或现有技术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些实施例，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为本发明实施例提供的角雷达主模块与角雷达子模块设置在不同的电路板上时在车身上的安装效果图；

图2为本发明实施例提供的角雷达主模块与角雷达子模块设置在同一块的电路板上时在车身上的安装效果图；

图3为本发明实施例提供的第一种配置的角雷达形成的覆盖效果图；

图4为本发明实施例提供的第二种配置的角雷达形成的覆盖效果图。

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做出创造性劳动的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。

在本申请所提供的几个实施例中，所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

实施例1：

本发明实施例中提供了一种全方位视角的汽车雷达系统，所述系统包括：第一角雷达和第二角雷达，所述第一角雷达和第二角雷达贴合设置在车身外轮廓的一组对角上，两个角雷达能够构成360度视角。

所述第一角雷达包括第一射频单元、第二射频单元和第一信号处理单元，所述第一射频单元和第二射频单元分别设置在车身外轮廓的侧面和前面。

所述第二角雷达包括第三射频单元、第四射频单元和第二信号处理单元，所述第三射频单元和第四射频单元分别设置在车身外轮廓的侧面和后面。

每一个角雷达设有机械旋转部件，所述机械旋转部件用于调整角雷达，使得角雷达能够与车辆角部的车身夹角为0度，即不存在夹角。

进一步地，在所述每个角雷达中，所述信号处理单元可以与两个射频单元中的任意一个射频单元集成在一起作为角雷达主模块，另一个射频单元作为角雷达子模块。所述角雷达主模块和角雷达子模块可以是分开在两块电路板上，也可以设置在同一块电路板上

进一步地，在所述角雷达中，当所述角雷达主模块和角雷达子模块是分开在两块电路板上时，第一射频单元安装在车头的前端，可以是前保险杠或者前车灯附近等地方，第二射频单元和第一射频单元相邻，安装在车身侧面，所述第一射频单元和第二射频单元位于车辆的一个角上。第三射频单元安装在车身后端，可以是后保险杠或者后车灯附近等地方，第四射频单元和第三射频单元相邻，安装在车身侧面，所述第三射频单元与第四射频单元位于相对的另一个角上。所述各个射频单元分别设置在独立的电路板上，所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面。每个射频单元与车身之间不存在刻意设置的夹角。最终如图1所示，四个射频单元两两相对，分别覆盖在车辆的对角上。所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面，不存在刻意设置的大于0的夹角。通过消除角雷达与车身夹角的方式，能够避免由于夹角的存在而出现探测盲区和为了解决盲区而需要增设雷达的问题。

可替换地，在所述角雷达中，当所述角雷达主模块和角雷达子模块是设置在一整块电路板上时，第一射频单元安装在车头的前端，可以是前保险杠或者前车灯附近等地方，第二射频单元和第一射频单元相邻，安装在车身侧面，所述第一射频单元与第二射频单元位于同一块电路板上，安装在车辆的一个角上。第三射频单元安装在车身后端，可以是后保险杠或者后车灯附近等地方，第四射频单元和第三射频单元相邻，安装在车身侧面，所述第三射频单元和第四射频单元位于同一块电路板上，安装在相对的另一个角上。所述电路板与汽车角上的车身形状一致，所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面。每个射频单元与车身之间不存在刻意设置的夹角。如图2所示，保证最终仍然是为四个射频单元两两相对，分别覆盖在车辆的对角上。且所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面，不存在刻意设置的大于0的夹角。通过消除角雷达与车身夹角的方式，能够避免由于夹角的存在而出现探测盲区和为了解决盲区而需要增设雷达的问题。

进一步地，每一个射频单元的视角范围大于180度，或者每一个角雷达的视角范围大于240度，确保两个角雷达能够构成360度视角，对车辆周边环境进行全方位的监控。所述角雷达的探测范围有两种配置，在所述两种配置中，射频单元的两种配置在于探测距离有差别，配置一中位于车辆前部或者后部的射频单元探测距离在60米以上，配置二中位于车辆前部或者后部的射频单元探测距离在20米以上。配置一的覆盖效果如图3所示，配置二的覆盖效果如图4所示。

进一步地，在所述角雷达中，每一个射频单元包括M个发射通道，每一个接收单元包括N个接收通道，所述信号处理单元为处理电路，所述角雷达还包括通信电路、频率源电路、电源和电源通信接口。每个角雷达中，两个射频单元的全部发射通道之间发射的波形相互正交。M和N为大于1的正整数。

所述发射通道向空间辐射调频连续波，调频连续波被探测目标反射回来进入接收通道，接收通道将其下变频，进入处理电路，频率源电路为发射通道和接收通道提供所需的频率信号。接收通道和处理电路通过波形正交分离出不同的发射通道信号，再上送到后端的图像处理模块等地方进行进一步地处理。

所述每个发射通道包括天线、功放、功放开关控制、功放链路控制、发射极性控制。其中，功放开关控制功放输出，链路控制控制功放输入，发射极性控制控制发射信号的初相。

所述每个接收通道包括天线、低噪放、混频器、滤波器、放大器、AD采样。其中，放大器增益可调，滤波器转折频率可调。

所述频率源电路产生调频斜率可变、中心频率可变、带宽可变、调频时间可变、占空比可变的调频信号。

所述电源通信接口包括电源引脚和通信引脚。

具体地，所述全方位视角的汽车雷达系统能用于倒车、拐弯、自动泊车等场景下。在倒车、拐弯、自动泊车等场景下，全方位视角的汽车雷达系统需要采集周围的环境信息，使得控制模块能够准确获得周边的障碍物与车辆之间的距离，避免车辆与障碍物之间的碰撞。图像处理模块用于进一步处理角雷达采集的回波信号，获得车辆与障碍物之间的距离等信息。碰撞预警模块则用于根据车辆与障碍物之间的距离，和预设值相比较，判断车辆是否会与障碍物发生碰撞或者距离过近，当车辆可能与障碍物发生碰撞或者距离过近时，对车主发出警告，所述警告可以通过语音、振动及灯光闪烁等形式发出。

具体地，所述全方位视角的汽车雷达系统能够用于自适应巡航或者定速巡航等场景下。在自适应巡航或者定速巡航等场景下，全方位视角的汽车雷达系统需要采集前车信息，使得控制模块能够获得前车与自车之间的车距信息等，以保持与前车之间的车距，避免相撞。所述自适应巡航控制模块用于根据角雷达采集的回波信号，获得车辆与前车之间的距离，判断所述距离是否符合预设的跟车距离，当判断车辆与前车之间的距离过小时，通过制动模块辅助车辆进行减速制动以保持车距。

本实施例所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，采用了两个视角范围大于240度的角雷达覆盖在车辆对角上的方式，对车辆周边的环境进行全方位的监控。所述全方位视角的汽车雷达系统覆盖全，盲区面积小。且成本与复杂度都较低。只需使用两个角雷达，2个角雷达可以完全一样。在进行角雷达的安装标定时，只需在两个位置安装和标定。由于所述全方位视角的汽车雷达系统只有两个角雷达，因此数据融合简单，降低系统风险和复杂度，不同角雷达之间覆盖重合区域小，雷达数量少，干扰概率和风险降低。所述全方位视角的汽车雷达系统对雷达供应商和自动驾驶方案供应商来讲，管理成本都可以降低。

实施例2：

本发明实施例中提供了一种车辆，所述车辆具有所述全方位视角的汽车雷达系统。所述全方位视角的汽车雷达系统包括两个角雷达，所述车辆的对角上各装有一个角雷达，每个角雷达设有机械旋转部件，所述每个角雷达具有两个射频单元，所述每个射频单元均贴合于车身外轮廓表面，不存在刻意设置的大于0的夹角。每一个射频单元的视角范围大于180度，或者每一个角雷达的视角范围大于240度。

本实施例所述的一种车辆，所述车辆具有全方位视角的汽车雷达系统，所述全方位视角的汽车雷达系统采用了两个视角范围大于240度的角雷达覆盖在车辆对角上的方式，对车辆周边的环境进行全方位的监控。所述全方位视角的汽车雷达系统覆盖全，盲区面积小。且成本与复杂度都较低。只需使用两个角雷达，2个角雷达可以完全一样。在进行角雷达的安装标定时，只需在两个位置安装和标定。由于所述全方位视角的汽车雷达系统只有两个角雷达，因此数据融合简单，降低系统风险和复杂度，不同角雷达之间覆盖重合区域小，雷达数量少，干扰概率和风险降低。所述全方位视角的汽车雷达系统对雷达供应商和自动驾驶方案供应商来讲，管理成本都可以降低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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)

1.一种全方位视角的汽车雷达系统，其特征在于，所述系统包括：第一角雷达和第二角雷达，所述第一角雷达和第二角雷达贴合设置在车身外轮廓的一组对角上，两个角雷达能够构成360度视角；

所述第一角雷达包括第一射频单元、第二射频单元和第一信号处理单元，所述第一射频单元和第二射频单元分别设置在车身外轮廓的侧面和前面；

所述第二角雷达包括第三射频单元、第四射频单元和第二信号处理单元，所述第三射频单元和第四射频单元分别设置在车身外轮廓的侧面和后面。

2.根据权利要求1所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，其特征在于，所述第一射频单元与第一信号处理单元集成为第一角雷达主模块，所述第二射频单元为第一角雷达子模块；

所述第三射频单元与第二信号处理单元集成为第二角雷达主模块，所述第四射频单元为第二角雷达子模块。

3.根据权利要求2所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，其特征在于，所述第一角雷达主模块与第一角雷达子模块分别位于两块电路板上，所述第二角雷达主模块与第二角雷达子模块分别位于两块电路板上；

或所述第一角雷达主模块与第一角雷达子模块位于同一块电路板上，所述电路板与车辆角的形状一致；

所述第二角雷达主模块与第二角雷达子模块位于同一块电路板上，所述电路板与车辆角的形状一致。

4.根据权利要求1所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，其特征在于，所述每个射频单元包括M个发射通道，所述发射通道用于向空间发射雷达信号，所述每个发射通道包括天线、功放、功放开关控制、功放链路控制和发射极性控制，所述M为大于1的正整数，两个射频单元的全部发射通道之间发射的波形相互正交。

5.根据权利要求1所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，其特征在于，所述第一角雷达还包括第一接收单元、第二接收单元、频率源电路、通信电路、电源和电源通信接口；

所述第二角雷达还包括第三接收单元、第四接收单元、频率源电路、通信电路、电源和电源通信接口。

6.根据权利要求5所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，其特征在于，所述每个接收单元包括N个接收通道，所述接收通道用于获得被探测目标反射的回波信号，所述每个接收通道包括天线、低噪放、混频器、滤波器、放大器和AD采样电路，所述N为大于1的正整数，其中，放大器增益可调，滤波器转折频率可调。

7.根据权利要求5所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，其特征在于，所述频率源电路用于产生可变的调频信号，所述电源通信接口包括电源引脚和通信引脚。

8.根据权利要求7所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，所述可变的调频信号为调频斜率可变、中心频率可变、带宽可变、调频时间可变、占空比可变的调频信号。

9.根据权利要求1所述的一种全方位视角的汽车雷达系统，其特征在于，所述第一角雷达和第二角雷达均具有机械旋转部件，所述机械旋转部件用于在安装角雷达时，当角雷达与车身不贴合时，调整角雷达与车身之间的夹角，使得角雷达与车身外轮廓表面贴合。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1到9任意一项所述的一种全方位视角的汽车雷达系统。

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