CN111175752A - 一种多功能汽车毫米波雷达预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,包括:超宽水平视场角天线、毫米波雷达收发模块、控制总成通信模块、驾驶位预警模块、车辆信息收集模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块。本发明能够仅依托一套汽车雷达收发系统,就能够实现在单雷达条件下的盲区监测、变道辅助、开门预警、后方交通穿行预警和后向碰撞预警五大盲区监测功能;具备近场和远场两种模式,在算法处理上对远距离和近距离目标进行完全不同的目标检测、聚合、追踪、报警等功能。雷达收发天线在水平面设计为宽波束,有效增大雷达探测区域,有效地降低了汽车盲区监测雷达系统的复杂度,使车载毫米波雷达系统安装更简便,使用更方便。
Description
技术领域
本发明涉及汽车自动化控制技术领域,具体涉及一种多功能汽车毫米波雷达预警系统。
背景技术
随着社会的进步,汽车市场的需求不断增加,人们对车辆的整体性能要求越来越高,越来越追求快捷、方便和智能化。当今汽车电子技术领域日新月异,更多的电子产品已经越来越人性化,以满足人们对舒适、安全、智能化等因素的追求。盲区监测雷达可以帮助驾驶人员在驾驶过程中,时时监控汽车后部的盲区位置,一旦发生盲区风险时,盲区监测汽车雷达系统可以及时地提醒驾驶员或者强制控制汽车进行风险规避操作,同时盲区监测汽车雷达系统安装比较快捷,适合各种车型。因此盲区监测汽车雷达系统以安装快捷、安全等特点成为了主流。
目前盲区监测汽车雷达系统的实现方式有多种,最典型的结构是采用几个水平视场角较窄的单雷达分别覆盖一定的区域角度,利用空间分配的原理实现空分覆盖,因此,基于窄水平视场角的雷达系统往往需要采用双雷达或者三雷达结构,分别安装在汽车尾部的左右两侧,或者左、中、右三侧。但是这种传统结构存在一定缺陷:首先就是成本和功耗的增加,在相同功耗前提下,增加一个单雷达就意味着增加一倍的电路功耗和雷达成本;其次,安装的工序的繁琐,双雷达和多雷达往往需要在汽车尾部不同位置进行开孔安装,既繁琐又费时;再次双雷达和多雷达的雷达反射面往往存在一定的重叠覆盖区域,该区域出现复杂雷达反射波后,往往需要进行信号决策判断,增加了误判风险,降低了灵敏度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,以克服现有双雷达和多雷达的盲区监测汽车雷达系统存在的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,包括:超宽水平视场角天线、毫米波雷达收发模块、控制总成通信模块、驾驶位预警模块、车辆信息收集模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块;
控制总成通信模块将信号发送到毫米波雷达收发模块中,经过其发射通道的处理后进入超宽水平视场角天线辐射到自由空间;超宽水平视场角天线还可以接收来自自由空间的雷达反射信号进入毫米波雷达收发模块中的接收通道,经过处理后转为基带处理信号进入控制总成通信模块,控制总成通信模块结合车辆信息收集模块的信号等进行检测判断后再输出给驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块,实现实时汽车盲区监测、监控。
本发明的有益效果是:本发明能够仅仅依托一套超宽水平视场角天线、毫米波雷达收发模块以及控制总成通信模块,就能够实现在单雷达条件下的盲区监测、变道辅助、开门预警、后方交通穿行预警和后向碰撞预警五大盲区监测功能,使车载毫米波雷达系统安装更简便,使用更方便。
进一步的,超宽水平视场角天线包括超宽水平视场角接收天线和超宽水平视场角发射天线。超宽水平视场角接收天线用于接收雷达反射波信号进入毫米波雷达收发模块的接收通道,超宽水平视场角发射天线用于发射毫米波雷达收发模块的辐射信号辐射到自由空间,且超宽水平视场角接收天线和超宽水平视场角发射天线结构可以不同,也可以相同。二者在水平面设计可以实现宽波束,用于增大雷达近场水平视场角探测区域;也可以实现多天线窄波束聚合,用于增大雷达远场探测距离。
上述进一步方案的有益效果是:雷达收发天线在水平面设计为宽波束,有效增大雷达探测区域,有效地降低了汽车盲区监测雷达系统的复杂度,同时天线还具备近场和远场两种工作模式。
进一步的,毫米波雷达收发模块用于接收或者发射来自超宽水平视场角天线的毫米波信号,并根据反射波信号的频率、相位、幅度、时长等的不同,转换成相应的基带处理信号。
上述进一步方案的有益效果是:雷达收发模块可以将雷达反射波的频率、相位和幅度的三个维度的信息转化为相应的基带信号中,便于控制总成通信模块采用时分-多天线(TD-MIMO)雷达算法实现目标处理的算法和流程。
进一步的,控制总成通信模块包括信号目标判决处理单元和报警控制综合处理单元,目标判决处理单元根据基带处理信号的阈值幅度值和信号变化持续时间宽度相对变化量作为判断依据,采用时分-多天线(TD-MIMO)雷达算法实现对远距离和近距离目标进行完全不同的目标检测,目标聚合,目标追踪,目标报警等算法和流程,其中,雷达对左右目标采用不同的信号处理方式,并分别进行参数优化和标定,将运算结果送至报警控制综合处理单元,报警逻辑上同时处理左右目标的报警信息,结合车辆信息收集模块反馈的车辆信息、控制信息、终端信息等判断是否符合盲区监测、变道辅助、开门预警、后方交通穿行预警、后向碰撞预警五种判决条件,将判决结果发送给驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块。
上述进一步方案的有益效果是:采用时分-多天线(TD-MIMO)雷达算法可以替代传统的多雷达天线的目标检测,目标聚合,目标追踪等功能,利用软件算法可以大大提升雷达系统的相应速度,并且基于该算法可以支持同时的对远距离和近距离目标进行完全不同的大于32个多目标信号跟踪处理,便于雷达系统进行高效、精确的盲区监测、变道辅助、开门预警、后方交通穿行预警、后向碰撞预警五种盲区监测,盲区监测功能越多,产品附加值越高。
进一步的,车辆信息收集模块包括车辆信息收集接口和信号集合判决单元,用于接收和判决车辆信息、控制信息、终端信息等。
上述进一步方案的有益效果是:车辆信息收集模块可以将相关车辆信息提供给控制总成通信模块,将满足碰撞时间/挡位/车速/方向盘转角等所有相关要素要求,进行联合判断报警。此方法可以极大减少漏报误报,提高客户体验和产品可靠性。
进一步的,驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块均包括预警信号判决单元和预警单元,预警信号判决单元用于判决预警信息类型,预警单元用于发射预警信息的声、光信号等。
上述进一步方案的有益效果是:此方法可以符合相关ISO17387标准和最新国标,真正做到″盲区"才报警,从而提高客户体验和产品可用性的关键。
附图说明
图1是本发明多功能汽车毫米波雷达预警系统的原理框图;
图2是本发明的多功能汽车毫米波雷达预警系统的结构示意图;
图3是本发明的多功能汽车毫米波雷达预警系统的可实现的盲区监测:
盲区监测(BSD)、变道辅助(LCA)、开门预警(DOW)、后方交通穿行预警(RCTA)、后向碰撞预警(RCW)五大功能示意图。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解,附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的,意在阐释本发明的原理和精神,而并非限制本发明的范围。
本发明实施例提供了一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,包括:超宽水平视场角天线、毫米波雷达收发模块、控制总成通信模块、驾驶位预警模块、车辆信息收集模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块;
如图1所示控制总成通信模块将信号发送到毫米波雷达收发模块中,经过其发射通道的处理后进入超宽水平视场角天线辐射到自由空间;超宽水平视场角天线还可以接收来自自由空间的雷达反射信号进入毫米波雷达收发模块中的接收通道,经过处理后转为基带处理信号进入控制总成通信模块,控制总成通信模块结合车辆信息收集模块的信号等进行检测判断后再输出给驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块,实现实时汽车盲区监测、监控。
如图2所示,超宽水平视场角天线包括超宽水平视场角接收天线和超宽水平视场角发射天线。超宽水平视场角接收天线用于接收雷达反射波信号进入毫米波雷达收发模块的接收通道,超宽水平视场角发射天线用于发射毫米波雷达收发模块的辐射信号辐射到自由空间,且超宽水平视场角接收天线和超宽水平视场角发射天线结构可以不同,也可以相同。二者在水平面设计可以实现宽波束,用于增大雷达近场水平视场角探测区域;也可以实现多天线窄波束聚合,用于增大雷达远场探测距离。作为本发明的一个实例,超宽水平视场角天线可以是两发四收模式,即两个超宽水平视场角接收天线枝节,四个超宽水平视场角发射天线枝节。此外,本方案也可以采用多发多收模式。
如图2所示,毫米波雷达收发模块用于接收或者发射来自超宽水平视场角天线的毫米波信号,并根据反射波信号的频率、相位、幅度、时长等的不同,转换成相应的基带处理信号。
如图2所示,控制总成通信模块包括信号目标判决处理单元和报警控制综合处理单元,目标判决处理单元根据基带处理信号的阈值幅度值和信号变化持续时间宽度相对变化量作为判断依据,采用时分-多天线(TD-MIMO)雷达算法实现对远距离和近距离目标进行完全不同的目标检测,目标聚合,目标追踪,目标报警等算法和流程,其中,雷达对左右目标采用不同的信号处理方式,并分别进行参数优化和标定,将运算结果送至报警控制综合处理单元,报警逻辑上同时处理左右目标的报警信息,结合车辆信息收集模块反馈的车辆信息、控制信息、终端信息等判断是否符合盲区监测(BSD)、变道辅助(LCA)、开门预警(DOW)、后方交通穿行预警(RCTA)、后向碰撞预警(RCW)五种判决条件,如图3所示,将判决结果发送给驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块。
其中五种BSD(盲区监测)条件如下,盲区监测(BSD)功能激活条件:车辆行驶中且车速>15km/h;目标速度>-10km/h;预警范围:纵向A柱~8米,横向0.5~3.5米;预警等级:转向灯关闭(开启):一级(二级)启);LCA(变道辅助)功能激活条件:车辆行驶中且车速>15km/h;碰撞时间(TimetoCollision)TTC<3.5s;预警范围:纵向8~70米,横向0.5~3.5米;预警等级:转向灯关闭(开启):一级(二级);DOW(开门预警)功能激活条件:车辆车速<5km/h;目标速度>5km/h;TTC<2.5s;预警范围:纵向A柱~70米,横向0~2米;预警等级:二级;RCTA(倒车横穿预警)功能激活条件:车辆倒车且车速<15km/h;目标速度>15km/h;TTC<2.5s;预警范围:纵向0~6米,横向0~30米;预警等级:二级;RCW(后向碰撞预警)功能激活条件:目标速度>50km/h;TTC<1.5s;预警范围:纵向0~70米,横向车宽;预警等级:二级;
如图2所示,车辆信息收集模块包括车辆信息收集接口和信号集合判决单元,用于接收和判决车辆信息、控制信息、终端信息等。
如图2所示,驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块均包括预警信号判决单元和预警单元,预警信号判决单元用于判决预警信息类型,预警单元用于发射预警信息的声、光信号等。
下面结合图2对本发明的具体工作原理及过程进行介绍:
控制总成通信模块将数字基带控制信号发送到毫米波雷达收发模块中,经过发射通道的变频、滤波、功率放大等处理后进入超宽水平视场角天线辐射到自由空间,超宽水平视场角天线还可以接收来自自由空间的雷达反射信号进入毫米波雷达收发模块中的接收通道,经过放大、变频等处理转为基带信号进入控制总成通信模块,控制总成通信模块中经过信号目标判决处理,判断是否符合盲区监测五大功能预警要求,之后进入报警控制综合处理单元,同时控制总成通信模块将该信号结合内部车辆信息、控制信息、终端信息等检测判断后再输出给驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块,实现实时汽车盲区监测、监控。
本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述实施例是为了帮助读者理解本发明的原理,应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,其特征在于,包括:超宽水平视场角天线、毫米波雷达收发模块、控制总成通信模块、驾驶位预警模块、车辆信息收集模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块。
所述控制总成通信模块将信号发送到所述毫米波雷达收发模块中,经过其发射通道的处理后进入所述超宽水平视场角天线辐射到自由空间;所述超宽水平视场角天线还可以接收来自自由空间的雷达反射信号进入所述毫米波雷达收发模块中的接收通道,经过处理后转为基带处理信号进入所述控制总成通信模块,控制总成通信模块结合所述车辆信息收集模块的信号等进行检测判断后再输出给驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块,实现实时汽车盲区监测、监控。
2.根据权利要求1所述一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,其特征在于,所述超宽水平视场角天线包括超宽水平视场角接收天线和超宽水平视场角发射天线。超宽水平视场角接收天线用于接收雷达反射波信号进入毫米波雷达收发模块的接收通道,超宽水平视场角发射天线用于发射毫米波雷达收发模块的辐射信号辐射到自由空间,且所述超宽水平视场角接收天线和超宽水平视场角发射天线结构可以不同,也可以相同。二者在水平面设计可以实现宽波束,用于增大雷达近场水平视场角探测区域;也可以实现多天线窄波束聚合,用于增大雷达远场探测距离。
3.根据权利要求1所述一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,其特征在于,所述毫米波雷达收发模块用于接收或者发射来自超宽水平视场角天线的毫米波信号,并根据反射波信号的频率、相位、幅度、时长等的不同,转换成相应的基带处理信号。
4.根据权利要求1所述一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,其特征在于,所述控制总成通信模块包括信号目标判决处理单元和报警控制综合处理单元,目标判决处理单元根据基带处理信号的阈值幅度值和信号变化持续时间宽度相对变化量作为判断依据,采用时分-多天线(TD-MIMO)雷达算法实现对远距离和近距离目标进行完全不同的目标检测,目标聚合,目标追踪,目标报警等算法和流程,其中,雷达对左右目标采用不同的信号处理方式,并分别进行参数优化和标定,将运算结果送至报警控制综合处理单元,报警逻辑上同时处理左右目标的报警信息,结合车辆信息收集模块反馈的车辆信息、控制信息、终端信息等判断是否符合盲区监测、变道辅助、开门预警、后方交通穿行预警、后向碰撞预警五种判决条件,将判决结果发送给所述驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块。
5.根据权利要求1所述一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,其特征在于,所述车辆信息收集模块包括车辆信息收集接口和信号集合判决单元,用于接收和判决车辆信息、控制信息、终端信息等。
6.根据权利要求1所述一种多功能汽车毫米波雷达预警系统,其特征在于,所述驾驶位预警模块、左反光镜预警模块、右反光镜预警模块均包括预警信号判决单元和预警单元,预警信号判决单元用于判决预警信息类型,预警单元用于发射预警信息的声、光信号等。
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CN111175752B (zh) | 2024-07-19 |
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GR01 | Patent grant | ||
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