能够准确、快速确定雷达系统参数的方法

xiaoxiao2021-3-5  132

能够准确、快速确定雷达系统参数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达系统参数领域,具体说是一种能够准确、快速确定雷达系统参数 的方法。
【背景技术】
[0002] 随着汽车产业向安全、环保与节能方向的发展,毫米波车载雷达作为汽车安全控 制系统的核屯、组成部件之一,其市场前景越来越广阔。汽车防碰撞报警系统可W在碰撞事 故发生之前向司机发出报警,提醒司机及时做出反应,从而在很大程度上避免了碰撞事故 的发生。毫米波车载雷达及其相关技术的研究,对于提高道路交通安全,降低交通事故发生 率,促进智能交通系统的发展具有重要意义。
[0003] 毫米波雷达波束窄、天线副瓣低、频带宽、分辨率高,有利于实现成像或准成像;在 大气窗口频段传播时,不受白天和黑夜的影响,受恶劣环境的影响小,具有全天候的特点。 毫米波雷达具有诸多优点,因此成为汽车雷达的主流技术。目前针对车载毫米波雷达系统 的研究已经很多,但是对于车载毫米波雷达参数设计却很少有规范的设计准则。

【发明内容】

[0004] 本发明提供了一种能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,可W更快捷地进行 毫米波雷达参数设计W及参数选取。
[000引为实现上述目的,本发明的技术方案是,能够准确、快速确定雷达系统参数的方 法,设车载毫米波雷达系统的中屯、频率fo,目标最小测量距离为Rmin,目标最大测量距离为 Rmax,目标最小测量相对速度为Vmin,目标最大测量相对速度为Vmax,光速C为3.0X 108,波长 快速傅里叶变换FFT点数为N,采样频率为fs,一个完整立角波波形周期为T,波形带 宽为B,距离分辨率为Δ R,速度分辨率为Δ V(m/s),频率分辨率为Δ f,车载毫米波雷达系统 采用Ξ角波波形,该方法通过W下步骤实现的:
[0006] S1:计算由距离引起的差频频率最小值和最大值;
[0007] S2:由速度引起的多普勒频率最小值和最大值;
[0008] S3:算出最大差频频率和最小差频频率;
[0009] S4:计算分辨率参数;
[0010] S5:验证雷达系统参数;
[0011] 进一步的,由距离引起的差频频率最小值
由距离引起的差频频率 最大值

[0012]
[001引进一步的,由速度引起的多普勒频率最小值
由速度引起的多普勒频 率最大值
,即
[0014]

[001引进一步的,贝撮大差频频率fmax = fbmax+fdmax,最小差频频率fmin = fWn-fdmax,即
[0016]

[0017] 进一步的,步骤S4中频率分辨率为:
[001引

[0019]其中,fs为采样频率,Nsp为信号处理的有效点数,对过Π 限的峰值点的左右两个点 之间进行Μ点的ch ip-Z变化,则系统频率分辨率为
[0020]

[0021] 进一步的,步骤S4中距离分辨率为
[0022]

[0023] 进一步的,步骤S4中速度分辨率为
[0024]

[0025] 进一步的,步骤S5中验证雷达系统参数的方法为:
[0026] S5.1:目标处于最大作用距离W及最大速度时,每个信号处理周期均匀采样点数 大于P个点,每个信号处理周期最大差频频率采样点数为
[0027]
[002引结合④⑤⑥⑦可知:
[0033] S5.2目标处于最小作用距离和最大速度时,每个信号处理周期均匀采样点数小于 信号处理有效点数,即最小差频频率每周期采样点数小于信号处理的有效点数化P:
[0040] S5.3:最小距离产生的差频频率大于速度产生的最大多普勒频率,即打min>fdmax:
[0043]
[0044] 当该设车载毫米波雷达系统的中屯、频率fo,目标最小测量距离Rmin,目标最大测量 距离Rmax,目标最小测量相对速度Vmin,目标最大测量相对速度Vmax,光速C为3.0 X 108,波长 ^ = 快速傅里叶变换FFT点数为N,采样频率fs,一个完整;角波波形周期T,波形带宽为 B,距离分辨率为Δ R,速度分辨率为Δ V(m/s),频率分辨率为Δ f,同时满足⑧、⑨和⑩时,上 述参数即设定为雷达系统参数。
[004引进一步的,雷达回波的最大时延,最大时间延迟所占的采样点数Ν0 = τ C fs;
[0046] 更一步的,步骤S5.1中p的取值为3-4。
[0047] 本发明由于采用W上技术方案,能够取得如下的技术效果:该方法可W大大减小 车载毫米波雷达系统指标设计的研发周期,加快系统的研发进度。该条设计规则算法可W 应用于多个频段的毫米波雷达,对于24G化、66G化W及77G化或其他频段都适用。
【附图说明】
[0048] 本发明共有附图1幅:
[0049] 图1为本发明的流程框图。
【具体实施方式】
[0050] 下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。该方法 针对的是采用连续波体制的汽车防撞雷达,该体制的优点是峰值功率低,射频结构简单,可 W测量多个目标。连续波又分为恒载频连续波CW、相移键控PSK和调频连续波FMCW等方式, 其中FMCW又可细分为线性调频连续波LFMCW,频移键控FSK和步进频率SFCW等方式。本申请 所设及的毫米波雷达系统参数设计是采用的LFMCW体制,LFMCW体制雷达的发射波是等幅 波,频率随时间周期变化,在一个周期内频率与时间成线性关系,通过检测回波信号与发射 信号的差频频率来测量目标的距离和速度。具有易于调制、发射功率低、带宽大、分辨率高、 信号处理复杂程度低、成本低廉、工程技术成熟等显著优点,是汽车防撞雷达中使用最多的 体制。
[0051 ]实施例1
[0052]能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,设车载毫米波雷达系统的中屯、频率fo, 目标最小测量距离为Rmin,目标最大测量距离为Rmax,目标最小测量相对速度为Vmin,目标最 大测量相对速度为vmax,光速〇为3.0 X 108,波长/^ ^ ^,快速傅里叶变换FFT点数为N,采样 Η 频率为fs,一个完整Ξ角波波形周期为Τ,波形带宽为Β,距离分辨率为AR,速度分辨率为Δ v(m/s),频率分辨率为Δ?·,车载毫米波雷达系统采用Ξ角波波形,上述距离是指:检测到的 目标车辆到正在行驶车辆的雷达系统上的接收天线的距离,上述速度是指:目标车辆相对 于正在行驶车辆的速度。
[0053] 该方法通过W下步骤实现的:
[0054] S1:计算由 距离引起的差频频率最小值和最大值:
[0055]

[0056] S2:由速度引起的多普勒频率最小值和最大值:
[0057]

[0058] S3:算出最大差频频率和最小差频频率:
[0059]

[0060] S4:计算分辨率参数;
[0061] 频率分辨率为:
[0062]

[0063]其中,fs为采样频率,Nsp为信号处理的有效点数,由于采用化ip-Z变换可W提高频 率分辨率;对过口限的峰值点的左右两个点之间进行Μ点的cMp-Z变化,则系统频率分辨率 为
[0069] S5:验证雷达系统参数;
[0070] S5.1:目标处于最大作用距离W及最大速度时,每个信号处理周期均匀采样点数 大于3个点,从而满足正弦信号信息不变的要求,每个信号处理周期最大差频频率采样点数 为1_心:
[0071]
[0072] 结合④⑤⑥⑦可知:
[OOW] S5.2目标处于最小作用距离和最大速度时,每个信号处理周期均匀采样点数小于 信号处理有效点数,满足正弦信号信息不变的要求,即最小差频频率每周期采样点数 小于信号处理的有效点数化P:
[0084] S5.3:为确保上扫频时差频信号频率不会出现负值的情况,最小距离产生的差频 频率大于速度产生的最大多普勒频率,即fbmin>fdmax:
[008引 fbmin>fdmax
[008引当该设车载毫米波雷达系统的中屯、频率fo,目标最小测量距离Rmin,目标最大测量 距离Rmax,目标最小测量相对速度Vmin,目标最大测量相对速度Vmax,光速C为3.0 X 108,波长
'快速傅里叶变换FFT点数为N,采样频率f S,一个完整Ξ角波波形周期T,波形带宽为 B,距离分辨率为Δ R,速度分辨率为Δ V(m/s),频率分辨率为Δ f,同时满足⑧、⑨和⑩时,雷 达回波的最大时延
,最大时间延迟所占的采样点数N0 = Tfs;上述参数即设定为雷 达系统参数。
[0089] 能够准确、快速确定雷达系统参数的方法适用的毫米波雷达的波段范围发射信号 频率在30G化~300G化,波长为1mm~10mm,例如车载常用的波段24G化、35G化、47G化W及 77GHz等等。
[0090] W上所述,仅为本发明较佳的【具体实施方式】,但本发明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披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其 发明构思加 W等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,设车载毫米波雷达系统的中心频率为fo, 目标最小测量距离为Rmin,目标最大测量距离为R max,目标最小测量相对速度为vmin,目标最 大测量相对速度为Vm,光速c为3.OX IO8,波长1快速傅里叶变换FFT点数为N,采样 频率为fs,三角波波形周期为T,波形带宽为B,距离分辨率为△ R,速度分辨率为△ v(m/s), 频率分辨率为△ f,车载毫米波雷达系统采用三角波波形,上述距离是指:检测到的目标车 辆到正在行驶车辆的雷达系统上的接收天线的距离,上述速度是指:目标车辆相对于正在 行驶车辆的速度,其特征在于,该方法通过以下步骤实现的: Sl:计算由距尚引起的差频频率最小值和最大值; S2:由速度引起的多普勒频率最小值和最大值; S3:算出最大差频频率和最小差频频率; S4:计算分辨率参数; S5:验证雷达系统参数。2. 根据权利要求1所述的能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,其特征在于,由距 尚引起的差频频率最小值》由距尚引起的差频频率最大值,即3. 根据权利要求2所述的能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,其特征在于,由速 度引起的多普勒频率最小值,由速度引起的多普勒频率最大值. 即4. 根据权利要求3所述的能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,其特征在于,最大 差频频率f max = f bmax+f dmax,最小差频频率f min = f bmin_f dmax,即5. 根据权利要求1所述的能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,其特征在于,步骤 S4中频率分辨率为:其中,fs为采样频率,Nsp为信号处理的有效点数,对过门限的峰值点的左右两个点之间 进行M点的chip-Z变化,则系统频率分辨率为6. 根据权利要求5所述的能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,其特征在于,步骤 S4中距离分辨率为7. 根据权利要求6所述的能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,其特征在于,步骤 S4中速度分辨率为8. 根据权利要求7所述的能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,其特征在于,步骤 S5中验证雷达系统参数的方法为: S5.1:目标处于最大作用距离以及最大速度时,每个信号处理周期均匀采样点数大于P 个点,每个信号处理周期最大差频频率采样点数为M_fmax:结合④⑤⑥⑦可知:S5.2目标处于最小作用距离和最大速度时,每个信号处理周期均匀采样点数小于信号 处理有效点数,即最小差频频率每周期采样点数M_f_小于信号处理的有效点数Nsp:结合④⑤⑥⑦可知:S5.3:最小距离产生的差频频率大于速度产生的最大多普勒频率,即fbmin>fdmax:当该设车载毫米波雷达系统的中心频率f〇,目标最小测量距离Rmin,目标最大测量距离 Rmx,目标最小测量相对速度vmin,目标最大测量相对速度vmax,光速c为3. OX IO8,波长快速傅里叶变换FFT点数为N,采样频率fs,一个完整三角波波形周期T,波形带宽为 B,距离分辨率为△ R,速度分辨率为△ v(m/s),频率分辨率为△ f,同时满足⑧、⑨和⑩时,上 述参数即设定为雷达系统参数。9. 根据权利要求8所述的能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,其特征在于,雷达 回波的最大时延.最大时间延迟所占的采样点数NO = Tfs。10. 根据权利要求8或9所述的能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,其特征在于, 步骤S5.1中p的取值为3-4。
【专利摘要】能够准确、快速确定雷达系统参数的方法,计算由距离引起的差频频率最小值和最大值;由速度引起的多普勒频率最小值和最大值;算出最大差频频率和最小差频频率;计算分辨率参数;验证雷达系统参数;该方法可以大大减小车载毫米波雷达系统指标设计的研发周期,加快系统的研发进度。
【IPC分类】G01S7/40
【公开号】CN105487058
【申请号】CN201511009001
【发明人】田雨农, 王鑫照, 周秀田, 史文虎
【申请人】大连楼兰科技股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月29日

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