CN109633649B - 一种双角汽车雷达系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载雷达领域，提出了一种双角汽车雷达系统及车辆。所述双角汽车雷达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分别设置在车辆头部的两端上，所述角雷达包括发射单元，所述发射单元包括远模式发射天线和第一近模式发射天线，所述远模式发射天线可以根据雷达的安装角度进行调整，保证远模式发射天线向车辆正前方发射雷达信号，所述远模式发射天线能够探测超过140米的范围。所述角雷达具有近模式发射天线，所述近模式发射天线用于增加侧方的探测角度范围。所述双角汽车雷达系统覆盖全，盲区面积小，成本与复杂度都较低，雷达数量少，干扰概率和风险降低。

Description

一种双角汽车雷达系统及车辆

技术领域

本发明涉及汽车雷达领域，尤其涉及一种双角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。

在车辆行驶时，由于驾驶员位于驾驶室内，被车辆上的装置遮挡，导致在前方道路及侧方道路的一些区域存在盲区，使得驾驶的风险增加，而雷达传感器能够填补盲区，为驾驶员提供较为准确的数据，实时地反馈前方道路及侧方道路的情况。

现有汽车毫米波雷达系统为了能够覆盖汽车前面和侧面区域，多采用了两个前角雷达和一个前视雷达的方案，两个前角雷达分别设置在车辆的前角上，用于探测侧面区域，前视雷达位于车辆前端，用于探测车辆正前方的区域，这种方式所采用的成本较高，不利于整车生产过程中的成本控制。此外，前置雷达存在抗干扰的问题，前置雷达安装在车前，临近发动机舱，面临的环境十分复杂，必须解决电磁干扰问题，如果雷达数量较多，则所有雷达两两之间都会互相干扰。该方案需要用到三个毫米波雷达，其中前视雷达和角雷达为不同种类的雷达，对抗干扰的要求更高，使得系统复杂度增加，且雷达之间容易互相影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是车载雷达系统复杂、易受到干扰且成本高的问题。为了解决上述问题，本发明提出了一种双角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双角汽车雷达系统，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分别设置在车辆头部的两端上，所述角雷达与车辆正前方的安装倾角为θ，所述安装倾角θ大于0且小于90°；

所述第一角雷达包括第一发射单元，所述第一发射单元包括第一远模式发射天线和第一近模式发射天线，所述第一远模式天线的波束指向具有第一角度偏转，所述第一角度偏转与第一角雷达的安装倾角的差值小于10°；

所述第二角雷达包括第二发射单元，所述第二发射单元包括第二远模式发射天线和第二近模式发射天线，所述第二远模式天线的波束指向具有第二角度偏转，所述第二角度偏转与第二角雷达的安装倾角的差值小于10°；

所述第一远模式发射天线和第二远模式发射天线用于增加长距离探测范围，所述第一近模式发射天线和第二近模式发射天线增益低，波束宽，用于增加侧向角度探测范围。

进一步地，每个角雷达具有远模式和近模式两种工作模式；

所述第一远模式发射天线和第二远模式发射天线的覆盖范围均小于50度，探测距离均大于140米；

所述第一近模式发射天线和第二近模式发射天线的覆盖范围均大于50度，探测距离均小于140米。

进一步地，所述远模式波束指向为车辆正前方。

进一步地，所述第一远模式发射天线的覆盖范围和第二远模式发射天线覆盖范围的距离安装车辆最近的交叉点，在第一近模式发射天线的覆盖范围和第二近模式发射天线的覆盖范围之内。

进一步地，所述每个发射单元包括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。两个发射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、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二接收单元、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

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双角汽车雷达系统。所述双角汽车雷达系统包括两个角雷达。所述两个角雷达分别设置在车辆前端的一对邻角上。所述角雷达具有远模式发射天线，能够探测超过140米的范围。所述角雷达具有近模式发射天线，所述近模式发射天线用于增加侧方的探测范围。

采用上述技术方案，本发明所述的一种双角汽车雷达系统及车辆，具有如下有益效果：

1)本发明所述的一种双角汽车雷达系统，所述双角汽车雷达系统包括两个角雷达，所述角雷达具有远模式发射天线，能够探测超过140米的范围，所述角雷达具有近模式发射天线，所述近模式发射天线用于增加侧方的探测范围，能够替代原本的两个角雷达和一个前视雷达的方案，减少了系统的复杂程度，减少了成本；

2)本发明所述的一种双角汽车雷达系统，所述双角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)本发明所述的一种双角汽车雷达系统，所述双角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在车身上的安装效果图；

图2为本发明实施例提供的单个角雷达形成的覆盖效果图；

图3为本发明实施例提供的两个角雷达形成的覆盖效果图；

图4为本发明实施例提供的两个角雷达形成的覆盖范围无探测盲区的的示意图；

图5为本发明实施例提供的两个角雷达形成的覆盖范围存在探测盲区的示意图；

图6为本发明实施例提供的远模式发射天线和近模式发射天线在一个具体的实例中应用的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的在雷达安装角度为40°时角雷达的安装示意图；

图8为本发明实施例提供的在雷达安装角度为40°时远模式发射天线的波束变化图。

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双角汽车雷达系统，如图1所示，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分别设置在车辆头部的两端上，所述角雷达与车辆正前方的安装倾角为θ，所述安装倾角θ大于0且小于90°；

所述第一角雷达包括第一发射单元，所述第一发射单元包括第一远模式发射天线和第一近模式发射天线，所述第一远模式天线的波束指向具有第一角度偏转，所述第一角度偏转与第一角雷达的安装倾角的差值小于10°；

所述第二角雷达包括第二发射单元，所述第二发射单元包括第二远模式发射天线和第二近模式发射天线，所述第二远模式天线的波束指向具有第二角度偏转，所述第二角度偏转与第二角雷达的安装倾角的差值小于10°；

所述第一远模式发射天线和第二远模式发射天线用于增加长距离探测范围，所述第一近模式发射天线和第二近模式发射天线增益低，波束宽，用于增加侧向角度探测范围。

进一步地，每个角雷达具有远模式和近模式两种工作模式；

所述第一远模式发射天线和第二远模式发射天线的覆盖范围均小于50度，探测距离均大于140米；

所述第一近模式发射天线和第二近模式发射天线的覆盖范围均大于50度，探测距离均小于140米。

进一步地，所述远模式波束指向为车辆正前方，远模式发射天线能够满足车辆前方的探测需求。在生产完成之前可以根据汽车厂家安装角度的情况，对发射天线的波束指向进行调整，使得所述波束指向的角度偏转与角雷达的安装倾角的差值小于10°

进一步地，单个角雷达远模式FOV(视场)设置为6°。两个角雷达远模式组合FOV为8°(视场)。所述单个角雷达的探测范围如图2所示，所述两个角雷达的探测范围如图3所示。在两个角雷达的探测范围中，所述远模式发射天线的探测范围部分重合，所述近模式发射天线的探测范围部分重合，其中，远模式发射天线的探测范围重合部分与近模式发射天线的探测范围的重合部分相重合，如图4所示，而如图5所示，所述近模式发射天线的探测范围部分不重合，导致远模式发射天线的探测范围重合部分不能与近模式发射天线的探测范围的重合部分相重合，会在探测时留下盲区。

在一个具体的实施例中，如图6所示的发射天线和接收天线，其中，TX1是远模式发射天线，偏波束，且专门指向汽车前方的天线，探测距离远。TX2和TX3是其余两个发射天线。发射天线TX2和发射天线TX3增益低，波束宽，主要为了满足侧向的探测需求。RX为接收天线。

假设雷达安装角度40°。如图7所示。TX1为实现波束偏转40°，每个阵元配相如下。

阵元	相位
		阵元1	0
阵元2	-2.8271
		阵元3	-5.6543
阵元4	-8.4814
		阵元5	-11.3085
阵元6	-14.1356
		阵元7	-16.9628
阵元8	-19.7899
		阵元9	-22.617
阵元10	-25.4441

最终效果如图8所示，所述发射天线TX1的波束集中在40°上，即波束偏转40°，使得所述远模式发射天线TX1向车辆正前方发射雷达信号。因此，所述远模式发射天线TX1具有远距离探测的能力。

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

进一步地，在所述角雷达中，每一个发射单元包括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，发射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，所述双角汽车雷达系统能用于拐弯、自动泊车等场景下。在拐弯、自动泊车等场景下，双角汽车雷达系统通过远模式发射天线及近模式发射天线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，所述双角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，双角汽车雷达系统通过远模式发射天线采集前车信息，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。

具体地，所述双角汽车雷达系统能够减少车辆盲区，所述角雷达具有的近模式发射天线，能够探测车辆周边盲区内的情况，当盲区内探测到障碍物时，能够发送警报信息到车端，使得驾驶员注意到盲区内的情况避免出现意外事故。

本实施例所述的一种双角汽车雷达系统，所述双角汽车雷达系统包括两个角雷达，所述两个角雷达分别设置在车辆前端的一对邻角上。所述角雷达具有远模式发射天线，能够探测超过140米的范围。所述角雷达具有近模式发射天线，所述近模式发射天线用于增加侧方的探测范围。所述双角汽车雷达系统成本与复杂度都较低，且通过远模式发射天线，可以替代前视雷达的功能。

所述双角汽车雷达系统只需使用两个角雷达，两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。由于所述双角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。所述双角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角雷达，所述角雷达包括发射单元，所述发射单元包括远模式发射天线和近模式发射天线。

所述远模式天线波束指向有一个角度偏转，所述角度偏转与雷达的安装倾角相同。所述远模式波束指向与远模式天线阵面的夹角为α，α与θ的差异小于10°，远模式波束指向为车辆正前方，满足车辆前方的探测需求。

所述近模式天线增益低，波束宽，主要为了满足侧向的探测需求。

所述角雷达远模式的覆盖范围小于50度，探测距离大于140米；

所述角雷达近模式的覆盖范围大于50度，探测距离小于140米。

进一步地，所述角雷达还包括接收单元、频率源电路、通信电路、电源和电源通信接口。

本实施例所述的一种角雷达，所述角雷达具有远模式发射天线，能够探测超过140米的范围。所述角雷达具有近模式发射天线，所述近模式发射天线用于增加侧方的探测范围。所述角雷达成本与复杂度都较低，通过近模式发射天线，可以探测范围较宽的车辆周边区域，消除驾驶员视野中的盲区，且通过远模式发射天线，可以探测前方道路情况，因此，可以替代前视雷达的功能。

实施例3：

本发明实施例中提供了一种车辆，所述车辆具有所述双角汽车雷达系统。所述双角汽车雷达系统包括两个角雷达，所述两个角雷达分别设置在车辆前端的一对邻角上。所述角雷达具有远模式发射天线，能够探测超过140米的范围。所述双角汽车雷达系统成本与复杂度都较低，且通过远模式发射天线，可以替代前视雷达的功能。所述角雷达具有近模式发射天线，所述近模式发射天线用于增加侧方的探测范围。

具体地，所述双角汽车雷达系统能用于拐弯、自动泊车等场景下。在拐弯、自动泊车等场景下，双角汽车雷达系统通过远模式发射天线及近模式发射天线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，所述双角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，双角汽车雷达系统通过远模式发射天线采集前车信息，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。

具体地，所述双角汽车雷达系统能够减少车辆盲区，所述角雷达具有的近模式发射天线，能够探测车辆周边盲区内的情况，当盲区内探测到障碍物时，能够发送警报信息到车端，使得驾驶员注意到盲区内的情况避免出现意外事故。

所述双角汽车雷达系统成本与复杂度都较低，只需使用两个角雷达，两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。由于所述双角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。所述双角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)

1.一种双角汽车雷达系统，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分别设置在车辆头部的两端上，所述角雷达与车辆正前方的安装倾角为θ，所述安装倾角θ大于0且小于90°；

所述第一角雷达包括第一发射单元，所述第一发射单元包括第一远模式发射天线和第一近模式发射天线，所述第一远模式天线的波束指向具有第一角度偏转，所述第一角度偏转与第一角雷达的安装倾角的差值小于10°；

所述第二角雷达包括第二发射单元，所述第二发射单元包括第二远模式发射天线和第二近模式发射天线，所述第二远模式天线的波束指向具有第二角度偏转，所述第二角度偏转与第二角雷达的安装倾角的差值小于10°；

所述第一远模式发射天线和第二远模式发射天线用于增加偏向车辆正前方的长距离探测范围，所述第一近模式发射天线和第二近模式发射天线用于增加侧向角度探测范围，其中，所述第一近模式发射天线和第二近模式发射天线的探测范围部分重合；所述第一远模式发射天线和第二远模式发射天线的探测范围部分重合。

2.根据权利要求1所述的一种双角汽车雷达系统，其特征在于，所述第一远模式发射天线和第二远模式发射天线的覆盖范围均小于50度，探测距离均大于140米；

所述第一近模式发射天线和第二近模式发射天线的覆盖范围均大于50度，探测距离均小于140米。

3.根据权利要求1所述的一种双角汽车雷达系统，其特征在于，所述远模式波束指向为车辆正前方。

4.根据权利要求1所述的一种双角汽车雷达系统，其特征在于，所述第一远模式发射天线的覆盖范围和第二远模式发射天线覆盖范围的距离安装车辆最近的交叉点，在第一近模式发射天线的覆盖范围和第二近模式发射天线的覆盖范围之内。

5.根据权利要求1所述的一种双角汽车雷达系统，其特征在于，所述发射单元包括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，两个发射单元的全部发射通道之间发射的波形相互正交。

6.根据权利要求1所述的一种双角汽车雷达系统，其特征在于，所述第一角雷达还包括第一接收单元、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二接收单元、频率源电路、通信电路、电源和电源通信接口。

7.根据权利要求6所述的一种双角汽车雷达系统，其特征在于，所述接收单元包括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。

8.根据权利要求6所述的一种双角汽车雷达系统，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。

9.根据权利要求8所述的一种双角汽车雷达系统，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。

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双角汽车雷达系统。

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