[发明专利]毫米波随机二相码调相调幅汽车防撞雷达

说明书

技术领域

本发明涉及无线电波发射和接收探测目标方位、距离和速度的技术领域，具体是一种毫 米波随机二相码调相调幅汽车防撞雷达。

背景技术

目前，汽车及其它机动车大量增多，道路拥挤超负荷，车祸频繁发生，造成大量的生命 伤亡和重大的财产损失，成为全世界严重的社会问题。美、欧、日本等国投入大量人力和物 力研制先进防撞雷达，并纳入国家发展规划。由于汽车防撞雷达工作环境和条件是十分苛刻 的，快速行驶中的车辆避撞时间极短，不足一秒钟，技术要求很高，有不少难题需解决。分 析现有技术FM-CW调频连续波雷达窄天线波束可以减少干扰和虚警，而实际路况车道不全是 直道，车辆在车道内行驶偏左偏右是常见的，过窄的天线波束雷达信号照射不能完全覆盖可 能发生碰撞的潜在目标，针状天线波束很难全面检测防撞，存在着危险。所以，汽车防撞雷 达应给司机提供前方足够的视域，天线水平方位角适当取较大是必要的。然而，同一区域相 邻车道汽车周期信号调制的连续波FM-CW防撞雷达，车辆相对方向行驶，雷达接收机会受到 对方雷达发射信号的照射，信号进入对方汽车雷达防撞预警系统会产生干扰，雷达失去正确 检测目标处理回波能力，即使只是轻微的干扰，也会不同程度产生目标距离或相对速度信息 的丢失，并且直射波能量要比回波信号强得多，严重时产生阻塞接收信号，引发防撞功能丧 失，降低防撞雷达可靠性。由于汽车行驶流动距离范围很大，产生干扰概率极高，同一区域 相邻车道各车辆雷达的环境电磁兼容EMC问题十分突出。因此，为实现普遍采用雷达防撞保 障行驶安全的目标，首先解决抗干扰能力的问题。此外，连续波汽车防撞雷达天线发射能量 泄漏阻塞，影响接收弱小目标回波信号，脉冲体制雷达发射脉宽遮挡接收回波，存在盲距等 问题均需解决。总体来说现有防撞雷达缺少用传感器信号构成闭环控制的功能，缺少道路环 境天线自适应控制、车辆自动避障、减速、刹车的智能控制，能见度差或行驶遇险情不能及 时帮助司机解危避免事故。

发明内容

本发明的目的是提供在同一区域相邻车道车流密集行驶的环境中互不干扰、共存运行的 毫米波随机二相码调相调幅汽车防撞雷达。

本发明的技术方案设有：发隔离器、收隔离器、中放、回波数据存储器RAM、数字信号 处理器DSP、双口存储器RAM、微控制器MCU、接口I/O、路况摄像传感器、本车速传感器、 卫星定位传感器GPS、测速引导传感器、声光报警器、图像显示器、避障器、减速器、刹车 器、键盘，还设有宽波束发射天线、窄波束接收天线阵列、波束转换开关、频率合成器、收/ 发转换开关T/R₁、T/R₂、T/R₃、宽带噪声发生器、随机码发生器A、调相器、倍频与功放、随 机码发生器B、调幅器、低噪声高放、分谐波混频器、随机序列异步选通门、数字中频正交 检波器、数字脉压相关器，频率合成器可编程分频器预置端、数控振荡器数控端、数字脉压 相关器可变延迟线数控端分别经接口I/O与MCU相接，频率合成器输出f_C3接入DSP为时钟信 号，DSP按车道量编码脉冲分配序列接入波束转换开关、图像显示器CRT，宽带噪声发生器噪 声谱接入随机码发生器A、随机码发生器B，频率合成器输出f_C1接入随机码发生器A为采样 时钟信号，f_C2接入随机码发生器B为采样时钟信号，生成相互独立的双随机码，随机码发生 器A输出接入调相器、数字脉压相关器，随机码发生器B输出随机序列接入调幅器，随机序列 高电平逻辑“1”接入T/R₂、T/R₃，低电平逻辑“0”接入T/R₁、随机序列异步选通门，收/发 转换开关T/R₂、T/R₃分别接在倍频与功放的输入/输出端，调幅器串接在倍频与功放直流电源 端，T/R₁接在收隔离器输出至低噪声高放输入之间，随机序列异步选通门接在中放输出至数 字中频正交检波器输入之间，频率合成器输出f_N接入调相器为载频一半或四分之一频率，调 相射频经倍频与功放二或四倍频、功率放大为雷达载频f₀接至T/R₂、发隔离器馈入宽波束发 射天线照射路面探测前方路障目标，频率合成器输出f_N接入分谐波混频器为二或四内在倍频 本振信号f_L、频率合成器输出f_i接入数字中频正交检波器为相干基准信号，f_C7为数字中频 正交检波器模数转换器A/D采样时钟信号，f_C8为数字中频正交检波器数字低通滤波器LPF时 钟信号，f_C9为数字中频正交检波器抽取器时钟信号，目标回波经窄波束接收天线阵列、波束 转换开关、收隔离器、T/R₁、低噪声高放、分谐波混频器、中放，在随机序列异步选通门选 取再经数字中频正交检波器解调信号接入数字脉压相关器，相关输出数据暂存回波数据存储 器RAM后接入DSP数据总线，DSP与MCU数据总线、地址总线、控制线经双口存储器RAM汇 接，并提供仲裁信号，MCU输入/输出经接口I/O连接路况摄像传感器、本车速传感器、卫星 定位传感器GPS、测速引导传感器、声光报警器、CRT、避障器、减速器、刹车器、键盘，DSP 软件设计片内分组时分复用数据重排、动目标显示MTI、快速傅里叶变换FFT、距离旁瓣抑制、 恒虚警处理CFAR，MCU系统软件编程包括主程序和数据采集、数据处理、对象控制子程序， 中放检出自动增益控制电压经滤波、放大接入低噪声高放、中放的自动增益AGC控制端，频 率合成器、宽带噪声发生器、随机码发生器A、随机码发生器B，波束转换开关、收隔离器、 发隔离器、T/R₁、T/R₂、T/R₃、调相器、调幅器、倍频与功放、低噪声高放、分谐波混频器、 中放集成一体、屏蔽；