车载防撞雷达研究与设计

发布时间：2020-11-13 13:29

　　 随着汽车的普及,如何能够避免及降低交通事故的发生变得尤为重要。车载防撞雷达作为汽车主动安全的核心,可以有效的降低事故发生概率。高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)和无人驾驶是现在以及未来的发展趋势,而这些系统都是基于车载防撞雷达。然而我国车载防撞雷达的研究正处于发展阶段,许多技术尚不成熟。基于此,本文设计并实现了一个车载防撞雷达系统样机,其中包括车载防撞雷达系统的硬件实现,以及雷达探测算法的实现。首先,介绍了车载防撞雷达的测距测速原理。线性调频连续波(Linear Frequency Modulation Continuous Wave Frequency modulation,LFMCW)体制的雷达具有测距测速精度较高,调制方式简单,体积小等优点,因此本文选择LFMCW体制作为车载防撞雷达的体制。详细的介绍了LFMCW雷达基于对称三角波调制方式的测距测速原理,同时对对称三角波单周期以及多周期的回波信号进行了详细分析,并根据汽车防撞雷达的实际应用需求,给出了车载防撞雷达系统的基本参数。其次,给出了车载防撞雷达硬件结构系统设计:设计了一款基于中心频率为24.125GHz,带宽为250MHz的微带天线,包括接收天线与发射天线;基于24GHz信号发射芯片以及接收芯片,设计了射频前端模块,结合射频前端模块以及收发天线,实现了对24GHz信号的发射和接收;设计了中频信号放大滤波电路模块,实现了对中频信号的放大以及滤波;基于TMS320F28335芯片,设计了DSP芯片的信号处理板,实现了数据采集和处理。然后,分析了常用的两种多目标识别方法的适用性,指出改变调制波形进行交叉配对方法更适合车载防撞雷达,提出一种改进的波形交叉配对方法,其能够降低虚警率以及计算量,同时提高探测的准确性。基于所提的改进波形交叉配对方法,结合加窗快速傅立叶变换(Fast Fourire Transform,FFT)、信号积累、恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)处理方法,设计了车载防撞雷达的探测算法,对目标的特征信息进行解算。最后通过场外测试,利用实测数据对本文设计的探测算法进行验证,实现了车载防撞雷达的主要功能并且达到了预期设计指标。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.67
【部分图文】：

雷达分配专有频段，目前主要集中于 24GHz 和 77GHz 载毫米波雷达的研制开展较早，已经发展了几十年[9-11]开发与应用都占据着绝对的优势[12]。代表性企业有德国tinental）、德国海拉（Hella）、日本的富士通天（Fujitsu T公司在防撞雷达方向发表了大量原创性论文[13-17]。近年、高频段、高精度方位角估计方向发展[18-21]。同时不少车载毫米波雷达，实现高级驾驶辅助系统（Advanced DS），其主要包括自适应巡航(Adaptive Cruise Control，AForward Collision Warniing，FCW）、变道辅助（Lane ChanLane Departure Warning，LDW）、盲点监测（Blind Spot D载毫米波雷达市场被传统的汽车电子企业所占据，如图达国际市场格局，德国博世（BOSCH）、德国大陆（Co日本的富士通天（Fujitsu Ten）、美国 TRW 汽车公司为德国大陆的市场占有率都为 22%，并列第一。

图 1.2 LRR3 拆解图和 LRR4 产品图大陆主力产品为 24GHz 毫米波雷达，其第三代短距雷达 SRR320 为，如图 1.3（a）所示。探测范围能达到 80 米，水平视野可达 75 度测和避免车辆周围环境中的危险情况，在车辆后保险杠两端均安装以及车周身的视觉盲区进行持续观测。长距雷达 ARS430 是 77GH0 米，目标分离精度可达 3 度左右，能够实现前向碰撞警告、准确动状态以及自适应巡航控制的跟停。

图 1.2 LRR3 拆解图和 LRR4 产品图德国大陆主力产品为 24GHz 毫米波雷达，其第三代短距雷达 SRR320 为 24GHz 毫米波雷达，如图 1.3（a）所示。探测范围能达到 80 米，水平视野可达 75 度，能够帮助驾驶员检测和避免车辆周围环境中的危险情况，在车辆后保险杠两端均安装雷达，会对车身尾部以及车周身的视觉盲区进行持续观测。长距雷达 ARS430 是 77GHz 雷达，范围可达 250 米，目标分离精度可达 3 度左右，能够实现前向碰撞警告、准确区分物体的静止与运动状态以及自适应巡航控制的跟停。
【参考文献】

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本文编号：2882246