CN207882440U - 一种用于汽车主动防撞毫米波雷达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能够实现对数据的快速处理，同时可以使数据处理模块实现小型化，集成化，降低数据处理模块的功耗的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统。该系统包括收发天线模块、射频收发模块、数据处理模块、供电电源，所述数据处理模块包括信号采集电路、DDS芯片、FPGA芯片，通过对数据处理模块进行改进，该数据处理模块通过信号采集电路对接收天线接收到的返回信号进行调理和ADC转换；通过DDS芯片产生发射天线所需要的FMCW信号；利用FPGA芯片对信号采集电路和DDS芯片进行控制，可以实现对数据的快速处理，同时可以使数据处理模块实现小型化，集成化，以及降低数据处理模块的功耗。适合在雷达系统推广应用。

Description

一种用于汽车主动防撞毫米波雷达系统

技术领域

本实用新型涉及雷达系统领域，尤其是一种用于汽车主动防撞毫米波雷达系统。

背景技术

近些年来，交通问题已经成为影响社会经济发展以及人民生活安全的一项重大问题。为了能够有效的降低交通事故的发生率以及保护人身安全。从1971年开始，相继出现过超声波、激光、红外、微波等多种方式的主动汽车防撞系统，但是以上的防撞系统均具有一些不足之处，如会受天气影响、测距短、成本高等。因此未能在汽车上大量推广应用。后继又采用行驶安全带、安全气囊等措施，但这些防御措施均是被动防御，不能从根本上解决问题。毫米波雷达具有高分辨率、低功耗、小尺寸和几乎全天候的工作能力等优点。利用毫米波雷达作为汽车的主动防撞雷达，可有效地降低交通事故发生的概率，将广泛的应用于提高车辆的安全性上。

现有的毫米波雷达系统包括收发天线模块、射频收发模块、数据处理模块、供电电源，所述收发天线模块、数据处理模块分别与射频收发模块相连，所述射频收发模块、数据处理模块分别与供电电源电连接，所述收发天线模块包括两个接收天线和一个发射天线，两个接收天线和一个发射天线分别与射频收发模块相连，尽管近几十年来已经提出了多种方法用于提高雷达在探测目标时的探测率、分辨率和参数估计的准确性，例如Han J等人提出的利用道路边界和使用向下方向的光探测障碍检测方法，但是在单元平均恒虚警预警中，预测概率常常会因为一个单元的干扰，导致预警概率严重退化，尽管这些算法可以实现毫米波雷达预警，但是仍然不能保证低成本的同时实现更高的稳定性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实现对数据的快速处理，同时可以使数据处理模块实现小型化，集成化，降低数据处理模块的功耗的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该用于汽车主动防撞毫米波雷达系统，包括收发天线模块、射频收发模块、数据处理模块、供电电源，所述收发天线模块、数据处理模块分别与射频收发模块相连，所述射频收发模块、数据处理模块分别与供电电源电连接，所述收发天线模块包括两个接收天线和一个发射天线，两个接收天线和一个发射天线分别与射频收发模块相连，所述数据处理模块包括信号采集电路、DDS芯片、FPGA芯片，所述信号采集电路包括程控增益放大器和ADC芯片，所述程控增益放大器与ADC芯片相连，所述ADC芯片、DDS芯片分别与FPGA芯片相连，所述FPGA芯片与供电电源电连接，所述FPGA芯片与射频收发模块相连。

进一步的是，还包括RS232接口电路，所述RS232接口电路与FPGA芯片相连。

进一步的是，所述射频收发模块包括发射电路和接收电路；所述发射电路包括锁相频率合成器、低通滤波器、分频器、压控震荡器、第一功率分配器、第二功率分配器、功率放大器、功率倍频器，所述锁相频率合成器的输入端与FPGA芯片相连，所述锁相频率合成器的输出端分别与低通滤波器的输入端、分频器的输入端相连，所述低通滤波器的输出端、分频器的输出端分别与压控震荡器的输入端相连，所述压控震荡器的输出端与第一功率分配器相连，所述第一功率分配器的输出端分别与功率放大器、第二功率分配器相连，所述功率放大器的输出端与功率倍频器的输入端相连，所述功率倍频器的输出端与发射天线相连；所述接收电路包括低噪声放大器、第三功率分配器、第四功率分配器、第一移相器、第二移相器、第一混频器、第二混频器、第一选频放大器、第二选频放大器、第一R4滤波器、第二R4滤波器，所述低噪声放大器的输入端与接收天线相连，所述低噪声放大器的输出端与第四功率分配器的输入端相连，第四功率分配器的输出端分别与第一移相器的输入端、第二混频器的输入端相连，第一移相器的输出端与第一混频器的输入端相连，第三功率分配器的输入端与第二功率分配器的输出端相连，第三功率分配器的输出端分别与第一混频器的输入端、第二移相器的输入端相连，所述第二移相器的输出端与第二混频器的输出端相连，所述第一混频器的输出端与第一选频放大器的输入端相连，第一选频放大器的输出端与第一R4滤波器的输入端相连，所述第二混频器的输出端与第二选频放大器的输入端相连，第二选频放大器的输出端与第二R4滤波器的输入端相连，第二R4滤波器的输出端、第一R4滤波器的输出端分别与FPGA芯片相连。

进一步的是，所述分频器为1/400分频器。

进一步的是，所述第一移相器、第二移相器均为45°移相器。

进一步的是，所述第一选频放大器、第二选频放大器均为中频放大器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统通过对数据处理模块进行改进，该数据处理模块通过信号采集电路对接收天线接收到的返回信号进行调理和ADC转换；通过DDS芯片产生发射天线所需要的FMCW信号；利用FPGA芯片对信号采集电路和DDS芯片进行控制，可以实现对数据的快速处理，同时可以使数据处理模块实现小型化，集成化，以及降低数据处理模块的功耗。

附图说明

图1为本实用新型所述用于汽车主动防撞毫米波雷达系统的结构框图；

图2为本实用新型所述数据处理模块的结构框图；

图3是本实用新型所述射频收发模块的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至图2所示，本实用新型所述的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统，包括收发天线模块、射频收发模块、数据处理模块、供电电源，所述收发天线模块、数据处理模块分别与射频收发模块相连，所述射频收发模块、数据处理模块分别与供电电源电连接，所述收发天线模块包括两个接收天线和一个发射天线，两个接收天线和一个发射天线分别与射频收发模块相连，所述数据处理模块包括信号采集电路、DDS芯片、FPGA芯片，所述信号采集电路包括程控增益放大器和ADC芯片，所述程控增益放大器与ADC芯片相连，所述ADC芯片、DDS芯片分别与FPGA芯片相连，所述FPGA芯片与供电电源电连接，所述FPGA芯片与射频收发模块相连。本实用新型所述的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统通过对数据处理模块进行改进，该数据处理模块通过信号采集电路对接收天线接收到的返回信号进行调理和ADC转换；通过DDS芯片产生发射天线所需要的FMCW信号；利用FPGA芯片对信号采集电路和DDS芯片进行控制，可以实现对数据的快速处理，同时可以使数据处理模块实现小型化，集成化，以及降低数据处理模块的功耗。

进一步的是，还包括RS232接口电路，所述RS232接口电路与FPGA芯片相连。通过设置RS232接口电路，可以将数据处理模块处理得到的数据传输到上位机，方便对数据的处理与监控。

所述FPGA芯片优选为Spartan-3芯片，Spartan-3系列的开发芯片不仅具有丰富的逻辑资源、存储资源和运算资源，还具有各种高速的I/O接口，同时该Spartan-3芯片主要是针对于低成本、大容量的电子设计而研制的，可以进一步降低数据处理模块的功耗；DDS芯片的相位噪声和调频波形的线性度直接影响发射天线发送信号的质量，为了保证发射天线发送信号的质量，所述DDS芯片优选为AD9913芯片。

如图3所示，所述射频收发模块包括发射电路和接收电路；所述发射电路包括锁相频率合成器、低通滤波器、分频器、压控震荡器、第一功率分配器、第二功率分配器、功率放大器、功率倍频器，所述锁相频率合成器的输入端与FPGA芯片相连，所述锁相频率合成器的输出端分别与低通滤波器的输入端、分频器的输入端相连，所述低通滤波器的输出端、分频器的输出端分别与压控震荡器的输入端相连，所述压控震荡器的输出端与第一功率分配器相连，所述第一功率分配器的输出端分别与功率放大器、第二功率分配器相连，所述功率放大器的输出端与功率倍频器的输入端相连，所述功率倍频器的输出端与发射天线相连；所述接收电路包括低噪声放大器、第三功率分配器、第四功率分配器、第一移相器、第二移相器、第一混频器、第二混频器、第一选频放大器、第二选频放大器、第一R4滤波器、第二R4滤波器，所述低噪声放大器的输入端与接收天线相连，所述低噪声放大器的输出端与第四功率分配器的输入端相连，第四功率分配器的输出端分别与第一移相器的输入端、第二混频器的输入端相连，第一移相器的输出端与第一混频器的输入端相连，第三功率分配器的输入端与第二功率分配器的输出端相连，第三功率分配器的输出端分别与第一混频器的输入端、第二移相器的输入端相连，所述第二移相器的输出端与第二混频器的输出端相连，所述第一混频器的输出端与第一选频放大器的输入端相连，第一选频放大器的输出端与第一R4滤波器的输入端相连，所述第二混频器的输出端与第二选频放大器的输入端相连，第二选频放大器的输出端与第二R4滤波器的输入端相连，第二R4滤波器的输出端、第一R4滤波器的输出端分别与FPGA芯片相连。该射频收发模块包括发射电路和接收电路发射端，发射电路的工作原理如下所示：由数据处理模块提供的低频三角波扫频信号经过锁相频率合成器合成，合成的扫频信号分别依次通过低频滤波器和分频器，然后进入压控震荡器进行压控震荡，再经过第一功率分配器分为两路发射信号，其中一路发射信号依次经过第一功率分配器、功率放大器、功率倍频器处理，最后由馈线从发射天线辐射出去；另一路发射信号经过第二功率分配器；接收电路的工作原理如下所示：将每路接收天线接收到的回波信号，依次通过低噪声放大器和第四功率分配器后，信号被分为两路，其中一路经过第一移相器后与依次经过第二功率分配器、第三功率分配器的一路发射信号正交混频，形成回波基带复信号送至第一选频放大器、第一R4滤波器，得到2路I/Q零中频信号，实现对回波的相关解调；另外一路与依次经过第二功率分配器、第三功率分配器、第二移相器的一路发射信号正交混频吗，形成回波基带复信号送至第二选频放大器、第二R4滤波器，得到2路I/Q零中频信号，实现对回波的相关解调；不仅可以极大地简化电路，同时能够有效保证回波基带信号的完整性；该射频收发模块在保证系统指标前提下能够极大简化了系统结构，低成本化、小型化、降低了功耗，同时提高了收发隔离度。

为了使收发效果更好，所述分频器为1/400分频器。所述第一移相器、第二移相器均为45°移相器。所述第一选频放大器、第二选频放大器均为中频放大器。

Claims (7)

1.一种用于汽车主动防撞毫米波雷达系统，包括收发天线模块、射频收发模块、数据处理模块、供电电源，所述收发天线模块、数据处理模块分别与射频收发模块相连，所述射频收发模块、数据处理模块分别与供电电源电连接，所述收发天线模块包括两个接收天线和一个发射天线，两个接收天线和一个发射天线分别与射频收发模块相连，其特征在于：所述数据处理模块包括信号采集电路、DDS芯片、FPGA芯片，所述信号采集电路包括程控增益放大器和ADC芯片，所述程控增益放大器与ADC芯片相连，所述ADC芯片、DDS芯片分别与FPGA芯片相连，所述FPGA芯片与供电电源电连接，所述FPGA芯片与射频收发模块相连。

2.如权利要求1所述的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统，其特征在于：还包括RS232接口电路，所述RS232接口电路与FPGA芯片相连。

3.如权利要求2所述的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统，其特征在于：所述FPGA芯片为Spartan-3芯片，所述DDS芯片为AD9913芯片。

4.如权利要求3所述的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统，其特征在于：所述射频收发模块包括发射电路和接收电路；所述发射电路包括锁相频率合成器、低通滤波器、分频器、压控震荡器、第一功率分配器、第二功率分配器、功率放大器、功率倍频器，所述锁相频率合成器的输入端与FPGA芯片相连，所述锁相频率合成器的输出端分别与低通滤波器的输入端、分频器的输入端相连，所述低通滤波器的输出端、分频器的输出端分别与压控震荡器的输入端相连，所述压控震荡器的输出端与第一功率分配器相连，所述第一功率分配器的输出端分别与功率放大器、第二功率分配器相连，所述功率放大器的输出端与功率倍频器的输入端相连，所述功率倍频器的输出端与发射天线相连；所述接收电路包括低噪声放大器、第三功率分配器、第四功率分配器、第一移相器、第二移相器、第一混频器、第二混频器、第一选频放大器、第二选频放大器、第一R4滤波器、第二R4滤波器，所述低噪声放大器的输入端与接收天线相连，所述低噪声放大器的输出端与第四功率分配器的输入端相连，第四功率分配器的输出端分别与第一移相器的输入端、第二混频器的输入端相连，第一移相器的输出端与第一混频器的输入端相连，第三功率分配器的输入端与第二功率分配器的输出端相连，第三功率分配器的输出端分别与第一混频器的输入端、第二移相器的输入端相连，所述第二移相器的输出端与第二混频器的输出端相连，所述第一混频器的输出端与第一选频放大器的输入端相连，第一选频放大器的输出端与第一R4滤波器的输入端相连，所述第二混频器的输出端与第二选频放大器的输入端相连，第二选频放大器的输出端与第二R4滤波器的输入端相连，第二R4滤波器的输出端、第一R4滤波器的输出端分别与FPGA芯片相连。

5.如权利要求4所述的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统，其特征在于：所述分频器为1/400分频器。

6.如权利要求5所述的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统，其特征在于：所述第一移相器、第二移相器均为45°移相器。

7.如权利要求6所述的用于汽车主动防撞毫米波雷达系统，其特征在于：所述第一选频放大器、第二选频放大器均为中频放大器。