CN213091879U - 一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置 - Google Patents

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周杨
袁常顺
向洪
罗雨泉
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Abstract

本实用新型公开一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置，包括：射频天线模块、信号处理模块、壳体，射频天线模块及信号处理模块设置在壳体内；其中射频天线模块包括两组发射天线、三组接收天线、射频收发集成芯片，信号处理模块包括单片机电路、串口通信电路、接口电路及电源电路；两组发射天线间距λg，三组接收天线间距λg/2；射频收发集成芯片与信号处理模块相连。本实用新型有效提高了目标检测的可靠性，降低闸杆砸车和砸人的风险；雷达装置体积小，易于安装维护，可以全天时全天候工作；可以通过串口通信根据安装环境对雷达参数进行配置；采用极小化射频模块的设计和外挂FLASH设计，降低雷达硬件成本。

Description

一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置
技术领域
本实用新型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装置。
背景技术
道闸雷达应用于停车场出入口控制领域，目前应用最广泛的防砸技术是地感线圈。地感线圈埋在地下，施工和维护困难，且只能识别车辆，不能识别人，如果车辆通过后有行人尾行通过那么道闸闸杆将可能会砸到人。
毫米波雷达具有安装维护简单的特点，使用螺钉即可安装在道闸立柱上，安装维护时不影响通行。同时毫米波雷达通过判决算法可以识别行人和机动车，降低闸杆砸人风险。77GHz 毫米波道闸防砸雷达工作在77-81G频段，波长不到4mm，可用带宽4GHz，距离分辨率可达 4cm，速度分辨率可达0.1m/s，测试精度高；在跟踪、识别算法中，高精度的距离、速度和角度数据可以大幅提高目标检测识别的可靠性。
市面上毫米波防砸雷达多采用24GHz频段，其最大有效带宽250M，距离分辨率60cm，测试精度相对较低。但是相比于地感线圈和24GHz毫米波雷达，77GHz毫米波雷达成本较高，降低了应用范围。急需一种低成本77GHz毫米波道闸雷达，便于安装维护，同时又具有高精度和高可靠性探测的特点。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置，是一种低成本道闸防砸雷达装置，以解决上述背景技术中提出的安装维护、精度可靠性及成本问题。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置，包括：射频天线模块、信号处理模块、壳体，所述射频天线模块及信号处理模块设置在所述壳体内；其中射频天线模块包括两组发射天线、三组接收天线、2发3收射频收发集成芯片，所述信号处理模块包括单片机电路、串口通信电路、接口电路及电源电路；所述两组发射天线间距λg(电磁波在印制板板材中的波长)，所述三组接收天线间距λg/2，通过两组发射天线交替发射，虚拟6组接收天线，提高方位角度分辨率；所述射频收发集成芯片与信号处理模块相连，由信号处理模块产生的SPI信号控制，生成77GHz～81GHz线性调频发射信号，经由功率放大器放大后用于天线发射和接收机本振；3组接收天线接收目标反射的毫米波信号，接收信号和本振信号混频后，生成3路独立的中频信号。信号处理模块中单片机电路根据射频天线模块反馈的工作状态信号接收所述的3路中频信号，进行信号和数据处理，获取目标距离、方位角和速度信息。
进一步地，所述的一种77G毫米波道闸防砸雷达装置，射频天线模块和信号处理模块使用两块PCB板实现，射频天线模块PCB板采用极简化设计，只包含印制板微带天线阵列、射频收发集成芯片及外围电路，其余电源、控制等电路设计在信号处理模块上，可以大幅降低射频天线模块PCB面积，降低高频板材成本，从而降低雷达装置成本，两块PCB板之间通过接插件或邮票孔方式连接。
进一步地，所述的一种77G毫米波道闸防砸雷达装置，所述的信号处理模块在ARM芯片选用时，选择存储容量低的单片机，通过外挂FLASH芯片，将程序存储在外挂FLASH芯片中，降低ARM芯片的器件成本。
进一步地，所述的一种77G毫米波道闸防砸雷达装置，射频天线模块PCB板上微带天线阵列距离壳体的距离为二分之一波长，有效降低因毫米波信号不匹配导致的损耗及杂波干扰等问题。
进一步地，所述一种77G毫米波道闸防砸雷达装置，可以通过接口电路中按键进入参数配置模式。在参数配置模式下，上位机与信号处理模块中串口通信电路通信，根据雷达安装现场需求修改雷达的配置参数，包括检测距离、左侧检测宽度、右侧检测宽度、接收灵敏度门限。雷达工作时，根据配置参数对检测范围内的目标进行识别和跟踪处理。
本实用新型的有益效果：本实用新型的一种77G毫米波道闸防砸装置，具有极高的距离和速度分辨率，同时采用MIMO虚拟天线阵列技术，具有较高的角度分辨率，测试精度高，有效提高了目标检测的可靠性，降低闸杆砸车和砸人的风险；雷达装置体积小，易于安装维护，可以全天时全天候工作；可以通过串口通信根据安装环境对雷达参数进行配置；采用极小化射频天线模块的设计和外挂FLASH设计，降低雷达硬件成本；所述雷达工作可靠性高，易于安装维护，成本相对较低。
附图说明
图1为本实用新型一种77G毫米波道闸防砸雷达装置结构框图；
图中标号如下：
1、射频天线模块 2、信号处理模块
11、两组发射天线 12、三组接收天线 13、射频收发集成芯片
21、单片机电路 22、串口电路23、接口电路 24、电源电路
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清晰，下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步详细描述。
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置，包括：射频天线模块1、信号处理模块2、壳体；射频天线模块包括两组发射天线11、三组接收天线12、2发3收射频收发集成芯片12；所述两组发射天线间距λg，所述三组接收天线间距λg/2，通过两组发射天线交替发射，虚拟6组接收天线，提高方位角度分辨率；所属述射频收发集成芯片(型号：RC7701N32) 由信号处理模块产生的SPI信号控制，生成77GHz～81GHz线性调频发射信号，经由功率放大器放大后用于天线发射和接收机本振；3组接收天线接收目标反射的毫米波信号，接收信号和本振信号混频后，生成3路独立的中频信号。信号处理模块包括单片机电路21、串口电路22、电源电路24和接口电路23，单片机电路进行信号和数据处理；电源电路给射频天线模块和单片机电路提供电源；接口电路与道闸控制端进行通信，提供道闸落杆信号，通过串口电路22与上位机进行串口通信，进行雷达参数配置，上述电路均选用市售器件。
可以通过外部按键进入参数配置模式，上位机与信号处理模块中串口通信电路通信，根据雷达安装现场需求修改雷达的配置参数，包括检测距离、左侧检测宽度、右侧检测宽度、接收灵敏度门限。雷达工作时，根据配置参数对检测范围内的目标进行识别和跟踪处理。
毫米波雷达装置，射频天线模块和信号处理模块使用两块PCB板实现，射频天线模块 PCB板采用极简化设计，只包含印制板微带天线阵列、射频收发集成芯片及外围电路，两块PCB板之间通过接插件连接。信号处理模块在选用ARM芯片时，选择存储容量低的单片机(型号为STM32H750VBT6)，通过外挂FLASH芯片(型号为W25Q32JVSNIQ)，将程序存储在外挂FLASH芯片中，降低ARM芯片的器件成本。射频天线模块PCB板上微带天线阵列距离壳体的距离为二分之一波长。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置，其特征在于：该装置包括：射频天线模块、信号处理模块、壳体，所述射频天线模块及信号处理模块设置在所述壳体内；其中射频天线模块包括两组发射天线、三组接收天线、射频收发集成芯片，所述信号处理模块包括单片机电路、串口通信电路、接口电路及电源电路；所述两组发射天线间距λg，所述三组接收天线间距λg/2；所述射频收发集成芯片与信号处理模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置，其特征在于：所述的射频天线模块和信号处理模块使用两块PCB板实现，两块PCB板之间通过接插件或邮票孔方式连接。
3.根据权利要求1所述的一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置，其特征在于：所述的信号处理模块在ARM芯片选用时，选择单片机，并外挂FLASH芯片。
4.根据权利要求1所述的一种77GHz毫米波道闸防砸雷达装置，其特征在于：所述的射频天线模块PCB板上微带天线阵列距离壳体的距离为二分之一波长。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116399420A (zh) * 2023-04-14 2023-07-07 河北巨波科技有限公司 一种80g调频雷达水位计
CN116399421A (zh) * 2023-04-14 2023-07-07 河北巨波科技有限公司 80g调频雷达液位计

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