CN2938141Y - 车用防撞雷达系统 - Google Patents

Abstract

一种车用防撞雷达系统，包括以下各部分：调制控制模块、压控振荡器、混频器、放大滤波解调模块、数/模转换模块、数据存储处理模块、天线，所述的调制控制模块用频移键控方式，以方波调制信号。所述的压控振荡器输出的高频电磁波分作两路，一路经天线辐射到空气中，后经物体反射回雷达系统进入混频器，另一路直接进入混频器作本振信号。本实用新型具有信号频带窄，调制波形简单，可同时捕捉多个运动目标的优点。采用频移键控体制的雷达技术，降低了成本，对于雷达技术的应用推广也起到了重要作用。

Description

车用防撞雷达系统

技术领域

本实用新型涉及汽车防护技术领域，具体涉及一种毫米波车用防撞雷达系统。

背景技术

人们对提高汽车行驶的安全问题越来越重视，汽车防撞系统对提高汽车行驶安全性十分重要。在交通事故统计中，约85％的汽车追尾碰撞是由于驾驶员的疏忽和汽车跟的太近。为了减少汽车碰撞以及汽车碰撞带来的伤亡和财产损失，目前在汽车安全行驶方面采用的技术很多，例如，增强汽车的结构、安装行驶安全带和增加安全气囊等，但这些被动方式只解决了汽车碰撞后的防护问题，没有从根本上解决汽车防撞问题。近年来出现了各种各样的防撞装置，常见的有以红外线为信号源的防撞装置，这种防撞装置的缺点是红外要求能见度高，对雾的穿透力差，不能满足雨天或雾中行驶使用，失去了防撞雷达主要应用于能见度差的雾天的基本功能。另一种以超声波为信号源的防撞装置，其缺点是超声波在空气中的衰减率大，定向性差，探测距离受限且易引起误报。上述的后端数据处理基本上采用单片机或简单的数字电路，用计数的方法来完成目标的距离探测，这样目标识别能力差，精度低，虚警率高和实时性不好。而且它们的共同特点是均以探测障碍物与汽车之间的距离来报警或使汽车制动来避免汽车的碰撞，这种做法使得有些并不构成危险的物体也成了报警对象，如：对那些位于汽车前方且汽车同步行进的车辆，或是慢速靠近汽车的物体，和那些不在前方车道内的物体，因而误报率很高而不实用。而只有那些位于前方车道内的相对于汽车运动速度超过某一值的物体才是对汽车构成撞击威胁的物体。上述装置均未能解决该问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能有效、可靠地针对可能对汽车构成撞击威胁地物体进行预警告示地车用防撞雷达系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种车用防撞雷达系统，包括以下各部分：用于产生调制信号的调制控制模块、用于产生高频电磁波并将所述调制信号对所述高频电磁波进行调制后输出的压控振荡器、将所述压控振荡器输出的高频电磁波与经物体反射回的高频电磁波进行混频以输出中频信号的混频器、与所述混频器相连接的放大滤波解调模块、与所述放大滤波解调模块相连接的数/模转换模块、分别与所述数/模转换模块、所述放大滤波解调模块及所述调制控制模块相连接的数据存储处理模块、分别与所述压控振荡器及所述混频器相连接的天线，所述的调制控制模块用频移键控方式，以方波调制信号。所述的天线为收发共用的平面天线。

本实用新型具有信号频带窄，调制波形简单，可同时捕捉多个运动目标的优点。对于频带宽的波，整个电路实现相对会更复杂，对于器件的要求也较高，成本也就相应提高很多。采用频移键控体制的雷达技术，降低了成本，对于雷达技术的应用推广也起到了重要作用。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为信号调制示意图。

图3为混频相位图。

具体实施方式

车用防撞雷达系统，包括以下各部分：调制控制模块、压控振荡器、混频器、放大滤波解调模块、数/模转换模块、数据存储处理模块、天线。

原理框图如图1所示：

压控振荡器发出高频电磁波，频率在10GHz以上，频率受到一个方波信号的调制，这种调制方式称为频移键控(FSK)，如图2所示。

振荡器的输出分作两路，一路经天线辐射到空气中，电磁波在空气中传播，遇到障碍物反射回来，由天线接收，导入混频器。另一路直接进入混频器作本振信号。混频器输出包含物体距离速度信息的中频信号，频率在1MHz以内。

对于运动物体，雷达回波信号会有一个多普勒频移。回波信号与本振信号经混频器混频输出该多普勒信号。多普勒信号的频率f_d和物体与雷达天线的相对运动速度v有如下关系：

$f_d=\frac{2v}{\mathrm{\λ}}=2v\frac{f}{c}---\left(1\right)$ $v=\frac{2f}{c}\·f_d---\left(2\right)$

c为光速，f为本振信号频率，λ为本振信号波长

雷达辐射出的电磁波的频率已知，测得多普勒信号频率即可算出物体的相对运动速度。FSK体制雷达交替发出两种频率的电磁波，应接收到两个具有不同多普勒频率的回波。由(1)式可得

$\mathrm{\Δ}{f}_d=\frac{2v}{c}\mathrm{\Δf}---\left(3\right)$

实际应用中，FSK两个频率的差值Δf，相对速度v都很小，因而Δf_d很小，可以忽略不计，可认为只有一个多普勒频率。例如应用中，相对速度v小于100m/s(即360km/h)，频差Δf小于500KHz，因此计算出Δf_d小于0.33Hz，而f_d一般都在100Hz以上，Δf_d可以忽略不计，认为两个频率具有相同的多普勒频移。雷达回波信号的相位还与运动物体与天线之间的距离相关。两个具有近似多普勒频移的回波信号具有不同的相位，混频输出后波形如图3所示。

其相位差Δ与物体到雷达天线的距离R有如下关系[1]：

f_step是雷达发射信号两个频率之差。f_step已知，只要算出相位差Δ，就可以得到距离R。

本实用新型采用了单纯FSK体制下24GHZ的毫米波雷达技术，相比常用的调频连续波(FMCW)体制的雷达，具有信号频带窄，调制波形简单，可同时捕捉多个运动目标的优点。同样实现最大测量范围150m，FMCW体制下要求带宽f_step为150Mhz，而在FSK体制下，只需要带宽f_step1Mhz。带宽是影响雷达的一个重要因素，对于发射频带宽的波，整个电路实现相对会更复杂，对于器件的要求也较高，成本也就相应提高很多。采用FSK体制的雷达技术，降低了成本，对于雷达技术的应用推广也起到了重要作用。

Claims (2)

1.一种车用防撞雷达系统，其特征在于，包括以下各部分：用于产生调制信号的调制控制模块、用于产生高频电磁波并将所述调制信号对所述高频电磁波进行调制后输出的压控振荡器、将所述压控振荡器输出的高频电磁波与经物体反射回的高频电磁波进行混频以输出中频信号的混频器、与所述混频器相连接的放大滤波解调模块、与所述放大滤波解调模块相连接的数/模转换模块、分别与所述数/模转换模块、所述放大滤波解调模块及所述调制控制模块相连接的数据存储处理模块、分别与所述压控振荡器及所述混频器相连接的天线，所述的调制控制模块用频移键控方式，以方波调制信号。

2.根据权利要求1所述的车用防撞雷达系统，其特征在于：所述的天线为收发共用的平面天线。