CN206757038U - 无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统 - Google Patents

Abstract

无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统，属于雷达领域，用于解决无人驾驶汽车防撞的问题，以形成防撞雷达系统，技术要点是：包括ARM处理系统、信号发生器、压控振荡器、发射器、接收器、混频器、信号调理电路、A/D转换器，ARM处理系统的一端连接于信号发生器，信号发生器连接于压控振荡器，压控振动器分别连接于发射器和混频器的第一端，混频器的第二端连接接收器，混频器的第三端连接信号调理电路，信号调理电路连接A/D转换器，A/D转换器连接ARM处理系统的另一端。

Description

无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统

技术领域

本实用新型属于雷达领域，涉及一种无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统。

背景技术

近年来，随着经济的发展，交通需求日益增加，城市交通拥堵、交通事故频发等成为当前世界各国面临的共同问题。对公路交通事故的分析显示，在司机、汽车、道路三个环节中，司机是可靠性最薄弱的环节，因此近几年来，替代司机驾驶的无人驾驶汽车孕育而生，自动驾驶汽车又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。

为提高自动驾驶汽车行驶的安全性，自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。因此自动驾驶汽车需要判断汽车行驶状况，对车辆的安全性进行预测，自动采取措施防止交通事故的发生，减小事故发生概率的系统，如车道偏离系统、前向车辆碰撞警告系统、前向避障辅助系统、驾驶员注意力监测等。其中，汽车防撞雷达是自动驾驶汽车最主要的传感器之一。主要是由于汽车防撞雷达是一种主动安全设备，可以准确的测量出周围目标的速度和距离，以及目标所在的方位角等信息，可以准确的发现无人驾驶汽车在行驶过程中的潜在危险，并且根据雷达检测到的障碍物信息，自动采取措施消除危险。

目前应用到汽车上的测距方法主要有激光测距，超声波测距，红外线测距，毫米波雷达测距等几种方法。红外、摄像头等光学技术价格低廉且技术简单，但是全天候工作效果不好，防撞性能有限；超声波受天气状态影响大，探测距离较短。而毫米波雷达克服了上述几种探测方式的缺点，具有稳定的探测性能和良好环境适用性。它不仅具有频率高、波长短、频带宽、体积小、重量轻等特点，而且与上述几种传感器相比，毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，抗干扰能力强，不受光线影响，探测距离远，具有全天候全天时等特点。成本也有所下降，并且雷达的外型尺寸可以做得很小，便于在汽车上安装，故作为目前国内外自动驾驶汽车防撞雷达的普遍选择方式。

综上所述：无论从安全角度还是经济角度而言，自动驾驶汽车防撞雷达的研制都极具应用价值和现实意义。自动驾驶汽车在实现过程中，需要全方位的进行防撞，所以本发明的自动驾驶汽车防撞雷达，可以安装在汽车正前方作为正向防撞雷达使用，同时可以安装在汽车前方的左边或是右边，作为汽车正前方的左边以及右边方向防撞雷达使用，同时可以安装在汽车正后面，作为后向防撞雷达使用，同时可以按照在汽车后方左边和右边作为变道辅助雷达同时作为防撞雷达使用，以及可以按照在汽车左右两侧，作为汽车左右两侧的防碰撞雷达使用。本发明所设计的自动驾驶汽车防撞雷达在以下描述中，主要是针对前向防撞雷达进行描述，但是其他按照地方的雷达可以按此方法进行同理使用。

实用新型内容

为了解决无人驾驶汽车防撞的问题，以形成防撞雷达系统，本发明提供了一种无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统，其技术方案是：

一种无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统，包括ARM处理系统、信号发生器、压控振荡器、发射器、接收器、混频器、信号调理电路、A/D转换器，ARM处理系统的一端连接于信号发生器，信号发生器连接于压控振荡器，压控振动器分别连接于发射器和混频器的第一端，混频器的第二端连接接收器，混频器的第三端连接信号调理电路，信号调理电路连接A/D转换器，A/D转换器连接ARM处理系统的另一端。

进一步的，所述发射器是发射天线，接收器是三行接收天线。

进一步的，所述三行接收天线通过背面馈电网络组成两个接收天线，使用微带矩形贴片形式组阵。

进一步的，发射天线、接收天线通过过孔与背面微波电路连接。

进一步的，所述ARM处理系统，包括ARM处理模块、电源模块、串口模块和CAN模块，AMR处理模块将信号调理电路输出的四路I/Q中频信号，通过信号调理电路进入到ARM芯片自带的四路AD采集通道，通过串口模块或CAN模块输出。

有益效果：本实用新型提供了一种防撞雷达系统，该系统的硬件结构，利用发射信号和回波信号之间的频率差来确定被测目标的距离、速度，从而可以实现防撞检测。

附图说明

图1实施例中无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统工作框图；

图2无人驾驶汽车防撞雷达系统的ARM处理系统的硬件框图；

图3无人驾驶汽车防撞雷达系统测量过程示意图。

具体实施方式

实施例1：一种无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统，包括ARM处理系统、信号发生器、压控振荡器、发射器、接收器、混频器、信号调理电路、A/D转换器，ARM芯片的一端连接于信号发生器，信号发生器连接于压控振荡器，压控振动器分别连接于发射器和混频器的第一端，混频器的第二端连接接收器，混频器的第三端连接信号调理电路，信号调理电路连接A/D转换器，A/D转换器连接ARM芯片的另一端。

无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统的工作原理是利用发射信号和回波信号之间的频率差来确定被测目标的距离、速度，通过ARM芯片采用DA的方式发射线性调频三角波，即输出具有一定幅值和频率的调制信号，压控振荡器(VCO)在调制信号的作用下产生一定范围内的发射信号(线性调频连续三角波)，并且发射信号的频率按照调制信号的规律进行变化，从而实现FMCW的工作模式。该发射信号一路通过信号发生器辐射到无人驾驶汽车雷达前方的空间中，另一路则与反射回来的回波信号进行混频，此时的回波信号与之前的发射信号相比，其频率已经发生变化，经混频器之后得到的信号就是差频信号。

无人驾驶汽车前方目标信息就包含在此差频信号中，通过将差频信号经过信号调理(即信号放大滤波后)输入到ARM芯片进行AD采样，在ARM芯片中将采样后的数据进行数字信号处理，然后经信号处理得到目标的距离、速度、角度等相关信息，通过CAN或是其他通信方式接入到无人驾驶汽车主控制器中或是输出通过无线传输方式传回到上位机或是手机等终端进行实时显示，从而实现无人驾驶汽车防撞功能。

实施例2：作为实施例1补充的技术方案，所述发射器是发射天线，接收器是两个接收天线，使用微带矩形贴片形式组阵。发射天线、接收天线通过过孔与背面微波电路连接。所述ARM处理系统，包括ARM处理模块、电源模块、串口模块和CAN模块，AMR处理模块将信号调理电路输出的四路I/Q中频信号，通过信号调理电路进入到ARM芯片自带的四路AD采集通道，通过串口模块或CAN模块输出。

本实施例中，发射器、接收器主要是：1、形成雷达探测所需的发射和接收波束；2、将发射信号向指定区域辐射；3、接收指定区域内的目标散射回波信号。

本实施例中，还选择英飞凌的24GHz芯片实现信号的发射与接收处理，该芯片应用成熟，具有体积小，功耗低和重量轻等优点。信号调理电路实现中频模拟信号的滤波和幅值放大等功能，包含信号放大和滤波两部分。

参见图2，无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统的ARM处理系统整体设计框图如图2所示。ARM处理系统采用单ARM处理结构；主要电路包括ARM处理模块、电源模块、串口模块和CAN模块。AMR处理模块主要是将信号调理电路输出的四路I/Q中频信号线通过信号调理电路，进入到ARM自带的四路AD采集通道。经过信号处理后通过串口或CAN口输出结果。串口和CAN口根据不同场景可以进行选择。

电源模块提供整个ARM处理系统的电压。并且提供给射频前端和信号调理电路5V和3.3V电压，电源输入采用宽范围输入电压，兼容12V和24V。ARM处理系统，控制射频前端发射波形和对回波信号进行接收、解算并输出测量结果，上电后，顺序完成系统初始化，ADC模块初始化，配置射频芯片发送波形，回波信号处理等工作。ARM处理模块通过DA方式控制ARM处理系统(VCO)发射线性调频三角波，片内ADC采集回波数据进行处理，输出测量的距离、速度以及方位角并送至上位机显示。以上过程循环往复以实现测量值的持续输出与显示，具体方式如图3所示。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种无人驾驶汽车防撞毫米波雷达系统，其特征在于，包括ARM处理系统、信号发生器、压控振荡器、发射器、接收器、混频器、信号调理电路、A/D转换器，ARM处理系统的一端连接于信号发生器，信号发生器连接于压控振荡器，压控振动器分别连接于发射器和混频器的第一端，混频器的第二端连接接收器，混频器的第三端连接信号调理电路，信号调理电路连接A/D转换器，A/D转换器连接ARM处理系统的另一端；所述ARM处理系统，包括ARM处理模块、电源模块、串口模块和CAN模块，AMR处理模块将信号调理电路输出的四路I/Q中频信号，通过信号调理电路进入到ARM芯片自带的四路AD采集通道，通过串口模块或CAN模块输出。