基于英飞凌TriCore汽车毫米波雷达设计与实现
发布时间：2021-11-11 17:29
随着汽车工业迅速发展,汽车数量逐年增加,交通事故愈加频发。高级辅助驾驶系统能在很大程度上减少交通事故的发生,汽车盲点监测系统是高级驾驶辅助系统的重要组成部分,它以毫米波雷达作为传感器,监测车辆后方盲区内运动的物体,以此来辅助驾驶,减少交通事故。本文以汽车盲点监测系统为对象,以英飞凌公司下的Tri Core微控处理器和一发双收的24GHZ射频芯片为硬件平台,开展基于英飞凌Tri Core汽车毫米波雷达设计与实现。根据课题需求,本文主要针对汽车毫米波雷达系统与调制波形研究与设计,对汽车雷达测角算法进行研究和优化改进,以及针对硬件平台开展硬软设计和解决系统实现中存在的问题。本文主要承担以下工作:1、首先根据汽车毫米波系统的技术指标,进行硬软总体方案设计,对FMCW调制方式下慢速斜波和快速斜波模式进行分析,并进行优缺点比较。然后通过理论公式的推导和仿真来说明影响距离和速度、角度性能的因素。最后本文选取快速斜波模式为本系统的调制波形。2、对汽车毫米波雷达测角方法展开分析与研究。首先对两天线相位测角方法进行仿真和实测分析,由于实测效果较差,所以对MIMO体制下的MUSIC和3D-FFT测角算法进行...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
零延时和零多普勒频移剖面图
2汽车毫米波雷达系统与调制波形设计22假定目标A距离为15m，速度为8m/s；假定目标C距离为30m速度为16m/s。仿真结果如图2-11所示。(a)(b)图2-11多目标仿真图。(a)多目标的距离维；(b)多目标二维FFT处理后的三维视图通过图2-11（a）仿真结果可知，目标不同的距离可以通过距离维反映，在距离维中分别对应不同频点，结合采样率和FFT变换的样本数可以得出目标的距离频率，本次仿真信号加入直流成分，所以在零频点有一个较大的信号，通过（b）图可以看出目标B距离为30m，速度约为16m/s；目标A距离为15m，速度约为8m/s，目标C距离为30m，速度约为16m/s，与假定目标设置一样，速度有较小误差，其原因是因为扫频时间带有小数。对于复数信号的FFT变换，其频点大小满足1~128/2代表0~416.5KHZ，128/2~128代表-416.5~0KHZ，每个频点对应6.5KHZ。基于快速斜波模式下目标的距离和速度计算简单，实现相对容易。2.4本章小结本章以汽车毫米波雷达系统的技术指标为前提，在此指标下进行了系统硬件设备的选择，对硬件和软件方案进行详细说明，并给出实际电路框图和原理。通过理论比较了毫米波雷达波形调制中的快速斜波和慢速斜波模式的优缺点，系统说明了距离-多普勒耦合效应对于回波信号的影响，本章最后距离、速度和角度分辨率做了理论分析和给出了快速斜波模式下多目标仿真分析图。
3汽车毫米波雷达测角方法及仿真分析25频持续时间153.6cTus，采样频率为833sFKHZ，采样点数为128点每脉冲（chirp），每帧脉冲数为128，两次FFT变换样本数为128，仿真假定目标角度为20、85D，距离为20m，速度为0m/s，下图3-2是在两天线下的一维FFT（距离维）。图3-2目标距离20m两天线下的一维FFT上图横轴表示FFT变换的点数，目标距离20m在一维FFT中对应的频点为34，频率分辨率为6.51sFNKHZ，则距离20m的目标在天线1、2对应的频率为221KHZ，目标在一维FFT数据中是复数信息，找出对应的频点之后，计算该频点在天线1和天线2之间的相位差，两天线相位特性曲线如图3-3所示。图3-3目标角度20郃两天线下的相位特性曲线上图天线1和天线2在目标频率点上相位为81.61僭和143.2僭，则可以得到在该频率点处的相位差为161.59，再代入上式（3-2）的表达式，可以算出20.009，测算准确。下图3-4所示，目标在85hJD位置时，天线1和天线2相位特性曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Infineon TriCore的CAN网关-Ethernet设计与实现[J]. 张小卫,伍春,刘雄,李典典. 自动化与仪表. 2019(09)
[2]一种二维信号波达方向估计的改进多重信号分类算法[J]. 王旭东,仲倩,闫贺,张迪. 电子与信息学报. 2019(09)
[3]基于ADAS实验平台的自动泊车系统研究[J]. 张春洲,石晶. 汽车实用技术. 2019(16)
[4]汽车连续波雷达波形设计[J]. 吕贵洲,刘锋,朱赛,刘立军. 电子测量技术. 2019(15)
[5]汽车毫米波雷达测试分析与研究[J]. 叶常青. 信息通信. 2019(07)
[6]基于FMCW雷达的差频信号采集系统设计[J]. 赵瑞娟. 舰船电子工程. 2019(06)
[7]基于频移键控编码的雷达波形设计与应用[J]. 徐学伟,张杰,彭霞. 电子技术与软件工程. 2018(20)
[8]多波束比幅和干涉仪测向的研究与仿真分析[J]. 胡富增. 舰船电子工程. 2018(09)
[9]距离多普勒耦合对雷达滤波精度影响分析[J]. 李国君,赵栋华,赵永铁. 舰船电子工程. 2018(04)
[10]测量雷达的距离多普勒耦合修正方法研究[J]. 蒋立民. 电子测试. 2018(Z1)
博士论文
[1]MIMO雷达信号处理技术及实现的研究[D]. 庞娜.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]基于毫米波雷达的多目标检测与跟踪技术研究[D]. 王瑞昕.西安电子科技大学 2019
[2]77GHz车载雷达的研究与设计[D]. 袁钻兴.西安电子科技大学 2019
[3]基于全景视觉的汽车驾驶辅助技术研究[D]. 尹雪龙.吉林大学 2019
[4]毫米波雷达室内目标探测方法研究[D]. 张晓光.西安电子科技大学 2019
[5]汽车防撞雷达测角技术研究[D]. 王灿.电子科技大学 2019
[6]基于AWR1642的车载防撞雷达设计与实现[D]. 肖中平.电子科技大学 2019
[7]24GHz汽车防撞雷达系统的研究与实现[D]. 汪意焙.电子科技大学 2018
[8]连续波雷达多目标信号处理方法研究[D]. 周贻能.电子科技大学 2018
[9]毫米波雷达多目标检测与参数估计算法研究[D]. 严鑫.东南大学 2017
[10]汽车毫米波雷达目标识别方法的研究[D]. 管岳.苏州大学 2017
本文编号：3489231
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
零延时和零多普勒频移剖面图
2汽车毫米波雷达系统与调制波形设计22假定目标A距离为15m，速度为8m/s；假定目标C距离为30m速度为16m/s。仿真结果如图2-11所示。(a)(b)图2-11多目标仿真图。(a)多目标的距离维；(b)多目标二维FFT处理后的三维视图通过图2-11（a）仿真结果可知，目标不同的距离可以通过距离维反映，在距离维中分别对应不同频点，结合采样率和FFT变换的样本数可以得出目标的距离频率，本次仿真信号加入直流成分，所以在零频点有一个较大的信号，通过（b）图可以看出目标B距离为30m，速度约为16m/s；目标A距离为15m，速度约为8m/s，目标C距离为30m，速度约为16m/s，与假定目标设置一样，速度有较小误差，其原因是因为扫频时间带有小数。对于复数信号的FFT变换，其频点大小满足1~128/2代表0~416.5KHZ，128/2~128代表-416.5~0KHZ，每个频点对应6.5KHZ。基于快速斜波模式下目标的距离和速度计算简单，实现相对容易。2.4本章小结本章以汽车毫米波雷达系统的技术指标为前提，在此指标下进行了系统硬件设备的选择，对硬件和软件方案进行详细说明，并给出实际电路框图和原理。通过理论比较了毫米波雷达波形调制中的快速斜波和慢速斜波模式的优缺点，系统说明了距离-多普勒耦合效应对于回波信号的影响，本章最后距离、速度和角度分辨率做了理论分析和给出了快速斜波模式下多目标仿真分析图。
3汽车毫米波雷达测角方法及仿真分析25频持续时间153.6cTus，采样频率为833sFKHZ，采样点数为128点每脉冲（chirp），每帧脉冲数为128，两次FFT变换样本数为128，仿真假定目标角度为20、85D，距离为20m，速度为0m/s，下图3-2是在两天线下的一维FFT（距离维）。图3-2目标距离20m两天线下的一维FFT上图横轴表示FFT变换的点数，目标距离20m在一维FFT中对应的频点为34，频率分辨率为6.51sFNKHZ，则距离20m的目标在天线1、2对应的频率为221KHZ，目标在一维FFT数据中是复数信息，找出对应的频点之后，计算该频点在天线1和天线2之间的相位差，两天线相位特性曲线如图3-3所示。图3-3目标角度20郃两天线下的相位特性曲线上图天线1和天线2在目标频率点上相位为81.61僭和143.2僭，则可以得到在该频率点处的相位差为161.59，再代入上式（3-2）的表达式，可以算出20.009，测算准确。下图3-4所示，目标在85hJD位置时，天线1和天线2相位特性曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Infineon TriCore的CAN网关-Ethernet设计与实现[J]. 张小卫,伍春,刘雄,李典典. 自动化与仪表. 2019(09)
[2]一种二维信号波达方向估计的改进多重信号分类算法[J]. 王旭东,仲倩,闫贺,张迪. 电子与信息学报. 2019(09)
[3]基于ADAS实验平台的自动泊车系统研究[J]. 张春洲,石晶. 汽车实用技术. 2019(16)
[4]汽车连续波雷达波形设计[J]. 吕贵洲,刘锋,朱赛,刘立军. 电子测量技术. 2019(15)
[5]汽车毫米波雷达测试分析与研究[J]. 叶常青. 信息通信. 2019(07)
[6]基于FMCW雷达的差频信号采集系统设计[J]. 赵瑞娟. 舰船电子工程. 2019(06)
[7]基于频移键控编码的雷达波形设计与应用[J]. 徐学伟,张杰,彭霞. 电子技术与软件工程. 2018(20)
[8]多波束比幅和干涉仪测向的研究与仿真分析[J]. 胡富增. 舰船电子工程. 2018(09)
[9]距离多普勒耦合对雷达滤波精度影响分析[J]. 李国君,赵栋华,赵永铁. 舰船电子工程. 2018(04)
[10]测量雷达的距离多普勒耦合修正方法研究[J]. 蒋立民. 电子测试. 2018(Z1)
博士论文
[1]MIMO雷达信号处理技术及实现的研究[D]. 庞娜.北京理工大学 2015
硕士论文
[1]基于毫米波雷达的多目标检测与跟踪技术研究[D]. 王瑞昕.西安电子科技大学 2019
[2]77GHz车载雷达的研究与设计[D]. 袁钻兴.西安电子科技大学 2019
[3]基于全景视觉的汽车驾驶辅助技术研究[D]. 尹雪龙.吉林大学 2019
[4]毫米波雷达室内目标探测方法研究[D]. 张晓光.西安电子科技大学 2019
[5]汽车防撞雷达测角技术研究[D]. 王灿.电子科技大学 2019
[6]基于AWR1642的车载防撞雷达设计与实现[D]. 肖中平.电子科技大学 2019
[7]24GHz汽车防撞雷达系统的研究与实现[D]. 汪意焙.电子科技大学 2018
[8]连续波雷达多目标信号处理方法研究[D]. 周贻能.电子科技大学 2018
[9]毫米波雷达多目标检测与参数估计算法研究[D]. 严鑫.东南大学 2017
[10]汽车毫米波雷达目标识别方法的研究[D]. 管岳.苏州大学 2017
本文编号：3489231
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