[发明专利]侧向两波束车载多普勒测速雷达设备

说明书

本发明涉及一种侧向两波束多普勒测速雷达设备，主要解决现有技术不能同时进行车辆前向速度和侧向速度测量及测量精度低的问题。其包括：天线(1)、收发机(2)、信号处理单元(3)、电源组件(4)。收发机产生K波段连续波信号进入发射天线，发射天线对地辐射产生带有多普勒频移的回波信号，接收天线接收到回波信号后进入收发机进行放大和正交混频，输出正交的多普勒频移信号；信号处理单元对多普勒频移信号进行采样，通过频率跟踪算法解算多普勒频移并结合波束指向角度信息，计算出雷达前向速度和侧向速度。本发明消除了车辆振动颠簸引起的随机误差，减小了测速均值误差，避免了累积误差，可用于测量车辆相对于地面的前向速度及侧向速度。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种多普勒测速雷达，可用于测量车辆相对于地面的前向速度及侧向速度。

背景技术

常见的车载测速设备主要为里程计，里程计借用车辆轮胎的转动圈数直接测量车辆在地面上行驶的路程和速度，属于机械式测速。一般里程计装在车辆的传动轴上，车辆行驶时会驱动里程计进行圈数计数，结合车辆的直径参数就可以得出精确的速度和路程信息。但在车辆打滑，车轮空转，横向漂移等情况时，无法精确测量实时速度，也无法提供侧向速度数据，且里程计还面临车轮磨损，胎压变化的问题。

多普勒测速雷达通过多普勒效应，以非接触式测量方式可以测出载体自身相对于地面的速度，解决里程计测速时出现的打滑、横向漂移状况下的测速问题及车轮磨损及胎压变化出现的积累误差。

现有的车载多普勒测速雷达设备包括：汽车防撞雷达、列车测速雷达。其中：

车载防撞雷达，用于测试载体与障碍物的相对位置信息及相对速度信息，对速度精度要求不高，大多数采用一发多收天线体制，雷达使用线性调频模式以获取多目标的速度及距离信息。该雷达特点是多目标监测，关注的重点是目标与载体的相对位置信息和距离信息而非载体相对地面的速度信息，因此无法获取载体对地面的高精度速度信息。

列车测速雷达，用于测量列车在固定轨道上行驶的前向速度，其采用固定单波束天线对轨道辐射以获取多普勒频，通过匹配轨道强反射目标算法获取速度信息。由于该模式采用单波束，波束照射方向沿列车运行方向，无法解算出侧向速度。同时车辆颠簸引起的垂直速度会叠加到前向速度，引入测速误差，导致测量误差大。

上述两种雷达测速精度相对低，均不适用于安装在车辆上，不能满足对汽车相对于地面的前向速度和侧向速度进行测量的要求。

发明内容

本发明的目的针对上述现有技术的不足，提出一种侧向两波束车载多普勒测速雷达设备，以实现在复杂环境下雷达对地面前向速度和侧向速度的测量。

为实现上述目的，本发明的侧向两波束车载多普勒测速雷达设备，包括天线、收发机、信号处理单元和电源组件，电源组件分别与收发机、信号处理单元连接，其特征在于：

所述天线，设为收、发两个天线，每个天线有两个馈电端，通过向不同馈电端施加信号实现前向发射波束、后向发射波束、前向接收波束、后向接收波束的切换；

所述收发机，用于产生K波段低相位噪声连续波信号，通过发射波束选择开关两个射频输出端输出，分别连接发射天线的两个馈电端，产生不同指向的对地辐射信号，并经地面反射后产生带有多普勒频移的回波信号；接收天线接收相应指向回波信号后，由接收天线相应两个馈电端输出，经接收波束选择开关两个射频输入端进入收发机，依次经过低噪声放大和零中频正交混频，输出两路正交的多普勒频移信号给信号处理单元；

所述信号处理单元，用于对两路正交的多普勒频移信号依次进行FFT变换、匹配滤波和解算，得出多普勒频移值，并依据该多普勒频移和天线波束指向角解算出当前载体前向和侧向的速度值，同时对收发机的收发时序和波束切换时序进行控制。