CN109633571B - 一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置，包括：射频模块、电源模块、DSP模块、ARM模块、串口通讯模块；电源模块为射频模块、DSP模块、ARM模块提供电源；射频模块包括2组发射天线、4组接收天线、合成器和混频器；合成器生成一个线性调频脉冲由发射天线Tx发射，接收天线Rx捕捉反射生成的反射线性调频脉冲；混频器将Rx和Tx信号合并，生成一个中频（IF）信号；DSP模块对IF信号进行FFT处理，然后进行恒虚警检测，将被检测的信息与门限比较，消除干扰杂波，输出所需要的目标；ARM模块接收DSP模块输出的目标信息，对目标信息进行决策处理，通过串口通信模块输出所需要的决策信息，与PC端进行交互。
Description
技术领域
本发明属于雷达和道闸防砸技术领域，具体是一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置。
背景技术
道闸主要应用于出入口控制领域，通过开落闸来控制车辆有序的进出，目前应用较为广泛的防砸技术有3种：地感线圈、红外线和压力波。地感线圈需切割路面，施工难度大，而且不能识别人；红外线对射范围小，容易受天气影响，误触率高；压力波是一种遇阻返回装置，需要与车和人接触才会返回，存在安全隐患。
道闸雷达采具有高精度、免调试、高稳定性等特点，能够区分车辆和行人，有效避免道闸砸人事故发生，能够根据闸杆长度或道路宽度，调节雷达检测距离，通过串口进行固件升级，为智能停车场管理提供可靠依据。
目前市面上多采用24G雷达，24G频率雷达带宽过小，它的距离以及速度分辨率都不高。77GHz毫米波雷达工作在77-81G频段，距离分辨率可达到4cm，测试精度高，应用于道闸防砸，可准确的识别人和车。
发明内容
针对背景技术提出的问题，本发明的目的是，提供一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置，降低道闸砸人砸车的风险。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置，包括：射频模块、电源模块、DSP模块、ARM模块、串口通讯模块；电源模块为射频模块、DSP模块、ARM模块提供电源；射频模块包括2组发射天线（Tx天线）、4组接收天线（Rx天线）、合成器和混频器；合成器生成一个线性调频脉冲由发射天线Tx发射，接收天线Rx捕捉反射生成的反射线性调频脉冲；混频器为将两个信号合并到一起生成具有新频率的新信号的电子组件，负责将Rx和Tx信号合并，生成一个中频（IF）信号；DSP模块对IF信号进行FFT处理，然后进行恒虚警检测，将被检测的信息与门限比较，消除干扰杂波，输出所需要的目标；ARM模块接收DSP模块输出的目标信息，此时ARM模块向道闸控制端输出一个高电平信号，维持道闸开启的状态，在雷达检测范围内有目标的情况下不乱落杆，同时对目标信息进行决策处理，对目标进行识别，通过串口通信模块输出所需要的决策信息，与PC端进行交互，当目标消失在道闸所需要的检测区域，ARM模块向道闸控制端输出一个低电平信号，道闸闸杆关闭。
进一步地，所述一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置，可通过串口通信模块发送命令进入自动识别安装环境模式，由于道闸一般位于停车场或小区门口，现场情况较为复杂，而雷达性能非常灵敏，在道闸需要检测的范围内可能会有路障等一些引导性的物体，会对经过道闸的目标物体产生干扰，使雷达无法准确的判断目标物体经过道闸的过程，所以需进行现场背景记录，在自动识别模式启动后，雷达接收周围环境的反射线性调频脉冲，经过距离维FFT处理，获取周围环境中所包含的目标距离R值和返回的能量峰值p的信息，将这些信息记录并存储在内存区域，模拟构建周围环境的静态背景；
在后续雷达运行时，可以将环境背景的回波能量峰值屏蔽，只输出经过道闸检测区域的目标的能量峰值信息；通过串口通信模块发送命令进入距离调节模式，可根据道闸安装现场的需求修改雷达的有效检测区域范围，将实际需要的检测距离Yz，检测的宽度Xr（右侧检测宽度），Xl（左侧检测宽度）通过串口命令传输至ARM模块，ARM模块接收到串口命令信息，匹配信息内的距离调节信息，只对有效检测范围内的目标物体做识别和决策处理；
通过ARM模块将所述实际需要的检测距离Yz、检测的宽度Xr（右侧检测宽度）和Xl（左侧检测宽度）信息传输至DSP模块，由DSP模块根据配置信息做最后一道筛选，将采集到的所有目标的坐标方位与配置信息比较，只将我们所需要的配置范围内的目标信息筛选出来输出至AMR模块。
进一步地，所述一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置，雷达信号在经过处理后，ARM模块接收DSP模块输出的目标信息，对目标信息进行决策处理，对目标进行识别的过程和方法是：将获取的目标信息（方位坐标（X，Y），能量峰值P）发送至ARM模块，在ARM模块中，将一帧数据中所采集的多个目标点的能量峰值P进行比较，取返回值最强点Pm，同时对同一帧数据中所有目标点的X值进行大小比较，求最大差值Xc；根据一个目标的帧数连续性，对连续多帧数据的Pm与门限值比较，若大于第一个门限值Ps1则对目标可信度F1进行累加，再与第二个门限值Ps2进行比较，若大于第二门限值，对目标可信度F2进行累加，F2为连续累加值，若有一次 Pm<Ps2，则将F2置零；对F1、F2、Xc进行决策处理，如果F1或者F2的累加值大于人车区分最低可信度值Fm，则对最大差值Xc进行判断，若最大差值Xc>Xr或者Xc>Xl，则可判断此次经过的目标物体为车，通过对经过道闸的目标物体进行人车区分筛选，可以针对性的控制道闸闸杆的起落，避免在车辆未经过道闸时，行人误触导致闸杆落下，车辆需重新触发道闸的情况。
本发明的有益效果包括：本发明的雷达采用多发多收方式，具有极高角度分辨，测试范围广；采用高度集成芯片，体积小，易于安装，稳定性高，不会受天气和一些外界因素的影响；通过ARM内置目标识别算法，对经过道闸的目标物体进行人车区分筛选，避免在车辆未经过道闸时，行人误触导致闸杆落下，车辆需重新触发道闸的开启情况；雷达信号处理装置的信号处理，可以自动识别安装环境，可根据道闸安装现场的需求修改雷达的有效检测区域范围，配置雷达工作参数；所述雷达性能稳定，抗干扰性强；反应灵敏，降低了砸人砸车的风险；安装方式简单方便。
附图说明
图1 整体构成图；
图2 雷达信号处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的说明，以便于本领域技术人员理解本发明。
如附图1所示，一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置，包括：射频模块、电源模块、DSP模块、ARM模块、串口通讯模块；电源模块为射频模块、DSP模块、ARM模块提供电源；射频模块包括2组发射天线、4组接收天线、合成器和混频器；混频器生成一个线性调频脉冲由发射天线Tx发射，接收天线Rx捕捉反射生成的反射线性调频脉冲；混频器将Rx和Tx信号合并，生成一个中频（IF）信号；如附图2所示，DSP模块对IF信号进行FFT处理，然后进行恒虚警检测，将被检测的信息与门限比较，消除干扰杂波，输出所需要的目标；ARM模块接收DSP模块输出的目标信息，对目标信息进行决策处理，通过串口通信模块输出所需要的决策信息，与PC端进行交互。
在安装过程中，所述一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置，通过串口通信模块发送命令进入自动识别安装环境模式，经过距离维FFT处理，获取周围环境中所包含的目标距离R值和返回的能量峰值p的信息，将这些信息记录并存储在内存区域，模拟构建周围环境的静态背景。
在后续雷达运行时，将采集的目标点与构建的静态目标图进行比较，进行第一次筛选；通过串口通信模块发送命令进入距离调节模式，根据使用现场的道闸所需要的检测距离和范围可通过串口配置，将信息通过ARM模块传输至DSP模块，由DSP模块进行处理，将信号配置给射频模块，自适应安装环境，调节检测距离和范围。
使用过程中，所述一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置，雷达信号在经过处理后，将获取的目标信息（方位坐标（X，Y），能量峰值P）发送至ARM模块，在ARM模块中，将一帧数据中所采集的多个目标点的能量峰值P进行比较，取返回值最强点Pm，同时对同一帧数据中所有目标点的X值进行大小比较，求最大差值Xc；根据一个目标的帧数连续性，对连续多帧数据的Pm与门限值比较，若大于第一个门限值Ps1则对标志位F1进行累加，再与第二个门限值Ps2进行比较，若大于第二门限值，对标志位F2进行累加，F2为连续累加值，若有一次 Pm<Ps2，则将F2置零；对F1、F2、Xc进行决策处理，从而对此次的目标进行区分，准确识别人车，针对性的控制道闸。
以上实施例仅用于说明本发明的具体实施方式，而不是用于限定本发明，本发明所要求保护的范围以权利要求书所述为准。
Claims (1)
1.一种77GHz毫米波道闸防砸雷达信号处理装置，其特征在于，包括：射频模块、电源模块、DSP模块、ARM模块、串口通信模块；
所述电源模块为射频模块、DSP模块、ARM模块提供电源；
所述射频模块包括2组发射天线、4组接收天线、合成器和混频器；所述合成器生成一个线性调频脉冲由发射天线Tx发射，接收天线Rx捕捉反射生成的反射线性调频脉冲；所述混频器为将两个信号合并到一起生成具有新频率的新信号的电子组件，负责将Rx和Tx信号合并，生成一个中频信号；
所述DSP模块对中频信号进行FFT处理，然后进行恒虚警检测，将被检测的信息与门限比较，消除干扰杂波，输出所需要的目标；
所述ARM模块接收DSP模块输出的目标信息，在雷达检测范围内有目标的情况下，向道闸控制端输出一个高电平信号，维持道闸开启的状态，不落杆；同时对目标信息进行决策处理，对目标进行识别，通过所述串口通信模块输出所需要的决策信息，与PC端进行交互；当目标消失在道闸所需要的检测区域，ARM模块向道闸控制端输出一个低电平信号，道闸闸杆关闭；
在安装过程中，通过串口通信模块发送命令进入自动识别安装环境模式，在自动识别模式启动后，雷达接收周围环境的反射线性调频脉冲，经过距离维FFT处理，获取周围环境中所包含的目标距离R值和返回的能量峰值P的信息，将这些信息记录并存储在内存区域，模拟构建周围环境的静态背景；
在后续雷达运行时，将环境背景的回波能量峰值屏蔽，只输出经过道闸检测区域的目标的能量峰值信息；通过串口通信模块发送命令进入距离调节模式，可根据道闸安装现场的需求修改雷达的有效检测区域范围，将实际需要的检测距离Yz、检测的宽度Xr和Xl，通过串口命令传输至ARM模块，ARM模块接收到串口命令信息，匹配信息内的距离调节信息，只对有效检测范围内的目标物体做识别和决策处理；
所述实际需要的检测距离Yz、检测的宽度Xr和Xl，通过ARM模块将信息传输至DSP模块，由DSP模块根据配置信息做筛选，将采集到的所有目标的坐标方位与配置信息比较，只将所需要的配置范围内的目标信息筛选出来输出至AMR模块；
所述对目标信息进行决策处理，对目标进行识别包括：将获取的目标信息发送至ARM模块，其中目标信息包括位坐标(X，Y)和能量峰值P，在ARM模块中，将一帧数据中所采集的多个目标点的能量峰值P进行比较，取返回值最强点Pm，同时对同一帧数据中所有目标点的X值进行大小比较，求最大差值Xc；根据一个目标的帧数连续性，对连续多帧数据的Pm与门限值比较，若大于第一个门限值Ps1则对目标可信度F1进行累加，再与第二个门限值Ps2进行比较，若大于第二门限值，对目标可信度F2进行累加，F2为连续累加值，若有一次Pm<Ps2，则将F2置零；对F1、F2、Xc进行决策处理，如果F1或者F2的累加值大于人车区分最低可信度值Fm，则对最大差值Xc进行判断，若最大差值Xc>Xr或者Xc>Xl，则可判断此次经过的目标物体为车，对经过道闸的目标物体进行人车区分筛选。
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