CN220137384U - 雷达及安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种雷达及安全监测系统，前述雷达包括：第一射频芯片和至少一个第二射频芯片；所述第一射频芯片中包含第一射频传感器以及与所述第一射频传感器连接的射频天线；所述第二射频芯片中包含第二射频传感器以及与所述第二射频传感器连接的射频天线；每个第二射频传感器都与所述第一射频传感器连接，每个第二射频传感器都被配置为接收第一射频传感器发送的本振信号和同步信号以实现第二射频芯片与第一射频芯片的同步与级联。本实用新型扩大了雷达的天线孔径，有效提高了角度分辨率，同时使得对应的雷达具备4维立体分辨检测能力，提高了雷达在各个场景下目标探测的准确率。

Description

雷达及安全监测系统

技术领域

本实用新型属于电子信息技术领域，更具体地说，是涉及一种雷达及安全监测系统。

背景技术

目前，毫米波雷达已经被应用于各类探测场景中。其中，传统的毫米波雷达通常采用CBF(Conventional Beam Formation，传统波束形成法)进行扫描，因此其存在径向速度较小以及点云点数较少的缺陷。在此基础上，由于现有雷达的天线孔径较小，导致雷达的角度分辨率也低，进而导致现有雷达在部分场景下无法准确地进行目标探测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种雷达及安全监测系统，以解决现有技术中存在的现有雷达在部分场景下无法准确地进行目标探测的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种雷达，所述雷达包括：

第一射频芯片和至少一个第二射频芯片；

所述第一射频芯片中包含第一射频传感器以及与所述第一射频传感器连接的射频天线；所述第二射频芯片中包含第二射频传感器以及与所述第二射频传感器连接的射频天线；

每个第二射频传感器都与所述第一射频传感器连接，每个第二射频传感器都被配置为接收所述第一射频传感器发送的本振信号和同步信号以实现所述第二射频芯片与所述第一射频芯片的同步与级联。

在一种可能的实现方式中，所述雷达还包括：

功分器和同步芯片；

每个第一射频传感器的本振端口通过所述功分器与各个第二射频传感器的本振端口连接，以向各个第二射频传感器发送本振信号；

每个第一射频传感器的同步端口通过所述同步芯片与各个第二射频传感器的同步端口连接，以向各个第二射频传感器发送同步信号。

在一种可能的实现方式中，每个第二射频传感器还都被配置为接收所述第一射频传感器发送的时钟信号以实现所述第二射频芯片与所述第一射频芯片的同步与级联；所述雷达还包括：时钟芯片；

每个第一射频传感器的时钟端口通过所述时钟芯片与各个第二射频传感器的时钟端口连接，以向各个第二射频传感器发送时钟信号。

在一种可能的实现方式中，所述第一射频芯片中射频天线的收发路数与所述第二射频芯片中射频天线的收发路数相同。

在一种可能的实现方式中，所述雷达还包括：

处理器；

所述雷达中的第一射频传感器和第二射频传感器均与所述处理器连接。

在一种可能的实现方式中，所述雷达还包括：

存储器；

所述存储器与所述处理器连接。

在一种可能的实现方式中，所述雷达还包括：

通信模块；

所述通信模块与所述处理器连接。

在一种可能的实现方式中，所述雷达还包括：

电源模块；

所述电源模块与所述处理器连接。

第二方面，本实用新型还提供了一种安全监测系统，所述安全监测系统应用于车辆，所述安全监测系统包括：

以上所描述的雷达；

所述雷达的处理器与所述车辆的域控制器连接；所述雷达的处理器还与所述车辆的报警模块连接。

本实用新型提供的雷达及安全监测系统的有益效果在于：

为了解决现有雷达在部分场景下无法准确地进行目标探测的问题，本实用新型提供了一种雷达，该雷达通过使第一射频传感器与各个第二射频传感器连接实现了第一射频芯片与各个第二射频芯片之间的级联，从而扩大了雷达的天线孔径，有效提高了角度分辨率，同时使得对应的雷达具备距离、速度、俯仰角、方位角的4维立体分辨检测能力，从而提升了雷达的探测能力，也即提高了雷达在各个场景下目标探测的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一实施例提供的雷达的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的雷达的结构示意图；

图3为本实用新型再一实施例提供的雷达的结构示意图；

图4为本实用新型又一实施例提供的雷达的结构示意图；

图5为本实用新型又一实施例提供的雷达的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例提供的安全监测模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

请参考图1，图1为本实用新型一实施例提供的雷达的结构示意图，该雷达10包括：

第一射频芯片11和至少一个第二射频芯片12。

第一射频芯片11中包含第一射频传感器以及与第一射频传感器连接的射频天线。

第二射频芯片12中包含第二射频传感器以及与第二射频传感器连接的射频天线。

每个第二射频传感器都与第一射频传感器连接，每个第二射频传感器都被配置为接收第一射频传感器11发送的本振信号和同步信号以实现第二射频芯片12与第一射频芯片11的同步与级联。

在本实施例中，第一射频芯片为主射频芯片，第二射频信号为从射频芯片，主射频芯片通过其射频传感器为从射频芯片提供本振信号和同步信号，以确保主射频芯片和从射频芯片可以同步以及级联工作。以雷达包含一个第二射频芯片、且第一射频芯片和第二射频芯均包含3个发射天线和4个接收天线为例，第一射频芯片和第二射频芯片级联后，即支持6个发射通道、8个接收通道，通过第一射频芯片和第二射频芯片的级联，可虚拟出48虚拟天线阵列，从而增大了雷达雷达的天线孔径，进而提升了雷达的探测性能。

其中现有技术中有通过物理手段进行两个雷达“级联”的方案，比如，在同一安装板上安装两个雷达，通过调整两个雷达之间的安装角度来调整两个雷达的探测范围。但需要指出的是，此种方式能够扩大探测范围，但其本质是两个雷达，并不会提升角度分辨率(尤其是俯仰向分辨率)，也达不到本实用新型实施例所描述的4维立体分辨效果。

综合上述，本实用新型实施例提供了一种雷达，该雷达通过使第一射频传感器与各个第二射频传感器连接实现了第一射频芯片与各个第二射频芯片之间的级联，从而扩大了雷达的天线孔径，有效提高了角度分辨率，同时使得对应的雷达具备距离、速度、俯仰角、方位角的4维立体分辨检测能力，从而提升了雷达的探测能力，也即提高了雷达在各个场景下目标探测的准确率。

在一种可能的实现方式中，雷达还可以包括：

功分器和同步芯片。

每个第一射频传感器的本振端口通过功分器与各个第二射频传感器的本振端口连接，以向各个第二射频传感器发送本振信号。

每个第一射频传感器的同步端口通过同步芯片与各个第二射频传感器的同步端口连接，以向各个第二射频传感器发送同步信号。

在本实施例中，可参考图2，图2以雷达包含一个第一射频芯片和三个第二射频芯片为例给出了一种第一射频芯片和第二射频芯片之间的连接关系，从图2中可知，第一射频传感器的本振端口发出本振信号(也即LO信号)，LO信号可通过功分器分别发送至各个第二射频传感器的本振端口。第一射频传感器的同步端口发出同步信号(也即SYNC信号)，SYNC信号可通过同步芯片发送至各个第二射频传感器的同步端口。基于此，即可实现第一射频传感器与第二射频传感器之间的同步与级联。

在一种可能的实现方式中，每个第二射频传感器还都被配置为接收第一射频传感器发送的时钟信号以实现第二射频芯片与第一射频芯片的同步与级联。雷达还包括：时钟芯片。

每个第一射频传感器的时钟端口通过时钟芯片与各个第二射频传感器的时钟端口连接，以向各个第二射频传感器发送时钟信号。

在本实施例中，为了有效保证第一射频传感器和各个第二射频传感器之间时钟的同步，第一射频传感器还可向各个第二射频传感器发送时钟信号。在此基础上，可参考图3，图3也以雷达包含一个第一射频芯片和三个第二射频芯片为例给出了一种第一射频芯片和第二射频芯片之间的连接关系，其中，第一射频传感器的时钟端口会发出时钟信号(也即CLOCK信号)，CLOCK信号可通过时钟芯片发送至各个第二射频传感器的时钟端口，以实现第一射频传感器和各个第二射频传感器之间时钟的同步。

在一种可能的实现方式中，第一射频芯片中射频天线的收发路数与第二射频芯片中射频天线的收发路数相同。

在本实施例中，第一射频芯片中射频天线的收发路数和第二射频芯片中射频天线的收发路数可以相同，便于处理器更简便地对雷达信号的收发进行控制。

在一种可能的实现方式中，请参考图4，图4为本实用新型又一实施例提供的雷达的结构示意图，如图4所示，雷达还包括：

处理器13。第一射频传感器和第二射频传感器均与处理器13连接。

在本实施例中，处理器13用于处理雷达的回波信号，对雷达的回波信号进行数据分析、算法处理等，以实现雷达的探测功能。其中，处理器13具体的算法处理可根据实际需求确定，比如，雷达在安装在车辆上时，其可用于对车辆内的人员进行占位检测(也即检测某个位置或某个区域内是否存在人员)并进行相应预警，此时处理器13的算法主要用于实现占位检测功能。比如，雷达在安装在车辆上时，其也可用于在车辆行驶时探测车辆前后方的来车情况并进行相应预警，此时处理器13的算法主要用于实现来车检测功能。

在一种可能的实现方式中，请参考图5，雷达还包括：

存储器14。

存储器14与处理器13连接。

在本实施例中，存储器14主要用于存储雷达的程序代码、用于实现探测功能的算法阈值以及其他雷达数据处理过程中需要使用的数据。比如，在进行前述占位检测时，为了提升占位检测的准确率，存储器14还可用于存储人体轮廓数据和车内座舱模型数据等，以便于处理器13基于人体轮廓数据和车内座舱模型数据进行更准确地人员判断。

在一种可能的实现方式中，请参考图5，雷达还包括：

通信模块15。

通信模块15与处理器13连接。

在本实施例中，雷达还可包含通信模块15，该通信模块15可采用具有休眠唤醒功能和指定ID报文滤波功能高可靠性的CAN芯片。

在具体应用时，通信模块可与外部设备的控制器连接，以实现雷达与外部设备的数据交互。比如，在进行前述占位检测时，处理器13可通过通信模块15与车辆的域控制器进行连接交互，以通过通信模块15获取车辆的点火状态、车速信息、里程信息等，同时通过通信模块15将(处理器)自身识别到的占位信息和报警信息传输给车辆的域控制器。

在本实施例中，也可通过控制通信模块15实现雷达的休眠唤醒以及程序升级诊断功能。比如，若雷达处于休眠状态，则只有在外部设备发送指定ID报文时才可以唤醒雷达，其他报文雷达会直接过滤掉，以实现雷达的低功耗目的。

在一种可能的实现方式中，请参考图5，雷达还包括：

电源模块16。

电源模块16与处理器13连接。

在本实施例中，电源模块16用于将外部输入的电源转换成为多路具有不同驱动能力的电压，给雷达的各个功能模块供电，以实现电源的管理，达到省电的目的。

在本实施例中，电源模块16与处理器13连接，处理器13与雷达中的其他功能模块均有连接，也即电源模块16与雷达中的各个功能模块之间均有连接通路，在此基础上，电源模块16即可实现给雷达中的各个功能模块供电的功能。前述其他功能模块包括但不限于存储模块等。

第二方面，本实用新型还提供了一种安全监测系统，安全监测系统应用于车辆，请参考图6，图6为本实用新型一实施例提供的安全监测系统的结构示意图，安全监测系统20包括：

以上所描述的雷达10。

雷达10的处理器与车辆的域控制器连接。雷达10的处理器还与车辆上的报警模块连接。

在本实施例中，雷达可与车辆上已有的功能模块相互交互实现车辆所需的安全监测功能。也就是说，安全监测系统20除包含雷达10之外，还可包括车辆的域控制器、车辆的报警模块等。在此基础上，雷达10在进行目标探测后，可将探测结果传送至车辆的域控制器，由车辆进行提示，同时雷达10也可将探测结果发送至车辆的报警模块，以利用车辆的报警模块对用户进行预警。比如，可利用车辆的报警模块给用户的移动终端发送远程预警信息，以实现有效预警。

在本实施例中，还给出了一种本实施例提供的安全监测系统的具体示例。具体示例内容如下：

第一方面，已知安全带作为车辆被动安全的辅助装置，在行车过程中，具有至关重要的作用。很多交通事故后排成员伤亡都是由于未能使用安全带导致的，现在越来越多的车辆在后排也开始增加安全带提醒装置。现有的后排安全带提醒装置一般都是先通过压力传感器检测是否有人员在对应位置，有人员的情况下再检测安全带是否插锁，若没有则进行报警。也有部分直接通过摄像头探测是否有人员，以及人员是否系安全带，进而进行报警。其中，前者检测精度较差，容易误报，且每个座椅下方都需要放置压力传感器，成本相对较高。后者容易受光线或者遮挡的影响，同时涉及到用户隐私，也并非有效手段。因此，如何实现安全带系紧状态的有效提醒成为本领域技术人员亟需解决的问题。

第二方面，已知每年都会有孩童遗落车内导致高温窒息的悲剧事故的发生，车内遗留活体监测系统的配置也刻不容缓。现有技术中主要的探测手段是摄像头、毫米波雷达、以及压力传感器等方式，其中压力传感器精度较差，无法区分物体和人体，可能会误报，且每个座椅下方都需要放置压力传感器，成本相对较高。摄像头容易受光线或者遮挡的影响，同时涉及到用户隐私，也并非有效手段。毫米波雷达探测是一种有效的检测手段，但现有雷达的孔径较小，角度分辨率较低，容易受到车内挂件物品运动、天窗移动、车辆振动等的影响导致误报，因此探测精度也有待提高。

分析本实施例可知，本实用新型提供的安全监测系统可同时解决上述两个方面的问题。在本具体示例中，安全监测系统还可包含安全带插锁传感器，在此基础上，本实施例所描述的安全监测系统的工作过程可以为：

将雷达安装与后排顶棚内，整车点火后，安全监测系统进入占位检测模式，雷达发射电磁波，并接收目标的回波信号，通过对回波信号信号处理获取对应的点云数据，对点云数据进行滤波、特征提取和特征尺度变换，通过机器学习识别出人体。在此基础上，结合存储在雷达存储器内的后排座舱的空间数据信息，可有效避免车内挂件微动、天窗移动等导致的误检测，进而准确探测出后排座椅上是否有人，并记录各个座椅的占位信息。此时，后排座椅上设置的各个安全带插锁传感器将后排座椅上各个安全带的状态也发送给域控制器，域控制器可前述占位信息和各个安全带的状态进行报警。比如，在某个座椅上有人且其未系安全带时进行一级报警(比如，可控制车辆上的报警灯闪烁)，提示乘客和驾驶员有人未系安全带。进行一级报警后，若车辆向前行驶的距离达到预设距离或者车辆的车速达到预设车速，一级报警仍未解除，则进行二级报警(比如，控制车辆的报警灯闪烁和蜂鸣器鸣叫)，提示乘客和驾驶员依旧有人未系安全带。一旦检测到安全带系上，则退出报警模式。

整车熄火并锁车后，安全监测系统进入后排遗留检测模式，雷达发射电磁波，并接收目标的回波信号，通过对回波信号信号处理获取对应的点云数据，对点云数据进行滤波、特征提取和特征尺度变换，通过机器学习识别出人体轮廓并进行目标分类，进而可有效识别成人、儿童和静止物体。在此基础上，结合存储在雷达存储器内的后排座舱的空间数据信息，可有效避免车内挂件微动、天窗移动等导致的误检测，进而检测出后排是否有遗留孩童或者宠物等活体。在此基础上，若雷达处理器连续N次均检测到存在活体，则可通过车辆的报警模块进行报警。比如，可控制车辆打开双闪和鸣笛，提醒周边人车内有遗留活体。在此基础上，若在第一预设时长之后，依旧可以检测到车内有活体，则可通过报警模块发送报警信息给用户(通常为车主)，以提示用户车内有遗留活体。在此基础上，一旦车辆解锁或者接收到用户对前述报警信息的反馈信息，则退出报警模式。若在第二预设时长之后，依旧可以检测到车内有活体，也可自动进行Ecall报警和/或自动打开车辆空调等以防止车内活体窒息。

在本实施例中，对回波信号信号处理获取对应的点云数据可以详述为：对回波信号在距离维加窗并进行一维傅里叶变换，然后依次进行幅相校正排除系统误差、进行二维CAPON波束成型、进行CFAR检测形成初始的距离-方位图RA图，在此基础上，对RA图进行三维CAPON以计算CFAR点的方位角和俯仰角，进而得到对应的点云数据。

从以上描述可知，基于本实施例提供的安全监测系统，可同时实现安全带提醒以及车内遗留活体提醒功能，探测精度高，成本低，不受光线、温度、灰尘、天气等影响，能有效实现目标探测并进行报警提示。本实施例提供的安全监测系统具有稳定性高、探测精度高、环境适应性强、响应及时等优点。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种雷达，其特征在于，所述雷达包括：

第一射频芯片和至少一个第二射频芯片；

所述第一射频芯片中包含第一射频传感器以及与所述第一射频传感器连接的射频天线；所述第二射频芯片中包含第二射频传感器以及与所述第二射频传感器连接的射频天线；

每个第二射频传感器都与所述第一射频传感器连接，每个第二射频传感器都被配置为接收所述第一射频传感器发送的本振信号和同步信号以实现所述第二射频芯片与所述第一射频芯片的同步与级联。

2.如权利要求1所述的雷达，其特征在于，所述雷达还包括：

功分器和同步芯片；

每个第一射频传感器的本振端口通过所述功分器与各个第二射频传感器的本振端口连接，以向各个第二射频传感器发送本振信号；

每个第一射频传感器的同步端口通过所述同步芯片与各个第二射频传感器的同步端口连接，以向各个第二射频传感器发送同步信号。

3.如权利要求1或2任一项所述的雷达，其特征在于，每个第二射频传感器还都被配置为接收所述第一射频传感器发送的时钟信号以实现所述第二射频芯片与所述第一射频芯片的同步与级联；所述雷达还包括：时钟芯片；

每个第一射频传感器的时钟端口通过所述时钟芯片与各个第二射频传感器的时钟端口连接，以向各个第二射频传感器发送时钟信号。

4.如权利要求1或2所述的雷达，其特征在于，所述第一射频芯片中射频天线的收发路数与所述第二射频芯片中射频天线的收发路数相同。

5.如权利要求1或2任一项所述的雷达，其特征在于，所述雷达还包括：

处理器；

所述雷达中的第一射频传感器和第二射频传感器均与所述处理器连接。

6.如权利要求5所述的雷达，其特征在于，所述雷达还包括：

存储器；

所述存储器与所述处理器连接。

7.如权利要求5所述的雷达，其特征在于，所述雷达还包括：

通信模块；

所述通信模块与所述处理器连接。

8.如权利要求5所述的雷达，其特征在于，所述雷达还包括：

电源模块；

所述电源模块与所述处理器连接。

9.一种安全监测系统，其特征在于，所述安全监测系统应用于车辆，包括：

如权利要求5至8任一项所述的雷达；

所述雷达的处理器与所述车辆的域控制器连接；所述雷达的处理器还与所述车辆的报警模块连接。