汽车雷达-综述

发布于 2022-11-18 11:51
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     目录


1、简介


2、发展史


3、技术参数


4、采用SIGe毫米波T/R组件


5、汽车雷达中主要的信号处理单元


5.1、远程雷达


 5.1.1、总体框图


5.1.2、FFT


5.1.3、DOA估计


5.1.3.1   和差测角


5.1.3.2、顺序波瓣法


5.1.3.3、相位法测角


5.1.4 目标跟踪-线性卡尔曼滤波


1、简介

汽车雷达作为驾驶员辅助系统的核心传感器(检测距离、速度);远距离雷达(LRR)是用来实现自动巡航(ACC),中距离雷达(MRR)用来实现侧向来车报警和车道变道辅助,近距离雷达(SRR)则是用来实现停车辅助、障碍和行人检测。

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谈到其他的传感器技术能力,雷达最强悍的还是它能够在严酷的环境中工作(光线不好,环境较差,极端的温度);雷达需要有多个通道才能够支持角度测量;与其他机载传感器进行数字领域的数据融合;

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2、发展史

    1.最开始试图使用毫米波汽车雷达是在上世纪70年代(但是整体来说是不太合适的,因         为大尺寸和昂贵的成本);

    2.1989~1999开始发展第一代汽车雷达(Daimler, Toyota);

    3.上一代基于180/130nm的SiGe芯片组和先进的封装集成天线达到商用要求(博世);

    4.高的频率能够使雷达更加轻便小巧,更加集成化,将减少组装和测试成本,从而大大         降低了成本;

    5. 市场将以每年40%的速度扩张,预计明年所有高档/中型车都将配备雷达(全球7%的

        汽车,主要在欧洲、日本和美国销售,将配备雷达)


3、技术参数

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4、采用SIGe毫米波T/R组件

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  1. 1. 博世基于英飞凌的SIGe的芯片模组可以在市场上买到;
  2. 2. 2块PCB板;
  3. 3. 线性调频连续波;
  4. 4. LRR的输出功率是7dBm,有四个通道(2 RX和2TX),介电层天线提供了长达 250m的高接收增益;
  5. 5. 可选的版本,PCB或芯片集成天线

5、汽车雷达中主要的信号处理单元


主要的信号处理包括:距离估计,多普勒频率估计、DOA(Direction of arrival)谱估计,目标跟踪。


5.1、远程雷达


远程雷达的观测范围如下图所示。

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远程雷达的主要参数:

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功能:自动巡航(ACC),碰撞报警;


 5.1.1、总体框图


一些特殊的波形必须同时满足距离和径向速度测量。有以下几种波形:


  1. 1. Pulse Doppler(脉冲多普勒);

     2. 三角、锯齿调频连续波;

     3. 频移键控(FSK)连续波;

     4. MFSK连续波;


下面给出一个单通道三角调频连续波雷达的框图:

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5.1.2、FFT

 应用于每段(chrip信号的上调频和下调频),频率和距离估计精度取决于FFT的点数,典型的点数值是128~4096点;

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5.1.3、DOA估计


5.1.3.1   和差测角


和差测角需要有两个波束指向不同的方向,和波束和差波束都将会被用上。其原理框图形式如下图所示。

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根据公式α=Σ/Δ ,Σ为和波束,Δ为差波束 ,根据下图可以得到和波束和差波束的比值α, 就可以得到值对应的角度。

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5.1.3.2、顺序波瓣法


顺序波瓣法通过选通对应的波束指向,根据目标在每个波束中返回的电平信息,来获得目标的角度信息。

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5.1.3.3、相位法测角


如下图所示,因为目标与雷达天线之间的角度为θ,所以目标到天线1的时间与到天线2的时间相差了τ;τ与ΔR之间又存在对应的关系;最后通过相位检波的方法求出相位差φ,即可求得目标与雷达天线之间的夹角θ。

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5.1.4 目标跟踪-线性卡尔曼滤波


跟踪的流程图如下图所示。

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原文作者:NemoYxc

原文链接:https://blog.51cto.com/u_15265544/3031454


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