一種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于毫米波雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 車輛安全越來(lái)越受到廣大消費(fèi)者的重視，主動(dòng)安全技術(shù)在車輛安全方面所發(fā)揮的 作用越來(lái)越突出，它能夠有效預(yù)防事故發(fā)生，而毫米波雷達(dá)技術(shù)在車輛周圍環(huán)境探測(cè)中被 廣泛使用，尤其是調(diào)頻連續(xù)波毫米波雷達(dá)，能夠探測(cè)靜止和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的距離、速度和方位， 從而獲取車輛周圍環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)車輛前方避撞、后方盲區(qū)探測(cè)，變道輔助等技術(shù)。
[0003] 目前各大廠家所開發(fā)的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)所采用的系統(tǒng)構(gòu)架各不相同，尤其是后端 信號(hào)處理部分，采用FPGA，增加了外置的高精度ADC和高精度DAC，系統(tǒng)成本高，設(shè)計(jì)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)存在的成本高， 系統(tǒng)復(fù)雜的不足，提出了一種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)方案，成本低、集成度高、實(shí)現(xiàn)方式 簡(jiǎn)單。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括DSP最小系統(tǒng)， 所述DSP最小系統(tǒng)的DSP處理器分別與DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路、中頻處理電路、通信電路、 LED視覺報(bào)警電路和BUZZER蜂鳴器聲覺報(bào)警電路連接，所述DSP控制單元內(nèi)置有ADC模數(shù) 轉(zhuǎn)換器。所述DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路的控制通過(guò)DSP處理器及內(nèi)置的多通道串行通信接口 配合DM控制模塊進(jìn)行控制。所述DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路包括低精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、與 低精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC連接的濾波放大電路。所述DSP控制單元通過(guò)多通道緩沖串行通 信接口對(duì)12位的DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制，產(chǎn)生三角波調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波放大處理得到 高線性度的調(diào)頻信號(hào)。所述DSP最小系統(tǒng)還包括OSC時(shí)鐘電路、JTAG調(diào)試電路、FLASH、SRAM 存儲(chǔ)電路。所述SRAM存儲(chǔ)電路配合DSP最小系統(tǒng)的DM控制模塊實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出FIFO緩沖 器。所述中頻處理電路對(duì)雷達(dá)前端返回的四路中頻信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)低噪放運(yùn)算放大器 進(jìn)行濾波放大處理，并經(jīng)過(guò)數(shù)字電位器設(shè)置放大倍數(shù)，然后經(jīng)過(guò)RC濾波器處理，進(jìn)入DSP最 小系統(tǒng)的ADC模塊。
[0006] 一種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理方法，該方法包括以下步驟：步驟一、系統(tǒng)進(jìn)行初始化； 步驟二、系統(tǒng)進(jìn)行故障自檢，如果系統(tǒng)有故障，則進(jìn)行故障報(bào)警，通過(guò)LED視覺報(bào)警電路和 BUZZER蜂鳴器聲覺報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警；步驟三、故障自檢通過(guò)后，對(duì)采集的雷達(dá)中頻信號(hào) 進(jìn)行濾波處理得到濾波后的中頻信號(hào)以及回波平均波峰幅值；步驟四、根據(jù)得到的回波平 均波峰幅值判斷是否飽和，如果飽和則調(diào)整中頻放大倍數(shù)；步驟五、CAN通信模塊將探測(cè)的 目標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)CAN輸出。所述步驟三種濾波后的中頻信號(hào)執(zhí)行的算法包括FFT變換，虛警 檢測(cè)算法、多目標(biāo)跟蹤算法、卡爾曼濾波算法、角閃爍預(yù)校正算法。
[0007] 本系統(tǒng)采用12位DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器加上低噪放和可調(diào)電位器實(shí)現(xiàn)毫米波雷達(dá)前端 所需高線性三角波調(diào)頻信號(hào)，DAC由DSP進(jìn)行控制。對(duì)前端返回的4路中頻信號(hào)先通過(guò)低 噪放進(jìn)行濾波放大處理，同時(shí)采用數(shù)字電位器通過(guò)SPI接口由DSP實(shí)施控制放大電路的放 大倍數(shù)，從而滿足最近和最遠(yuǎn)距離中頻信號(hào)的放大需求，防止中頻信號(hào)近距離探測(cè)回波信 號(hào)過(guò)度飽和并提高遠(yuǎn)距離探測(cè)回波信號(hào)強(qiáng)度。中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)RC濾波電路后進(jìn)入DSP內(nèi)置 的ADC實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，同時(shí)采用SRAM并配合DSP內(nèi)部的DM實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)字信號(hào)的緩 沖。
[0008] 本發(fā)明方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明采用低精度的DAC加上濾波放 大電路取代高精度的DAC和PLL鎖相環(huán)等方案實(shí)現(xiàn)高線性度的調(diào)頻信號(hào)，成本低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn) 單。DAC的控制由DSP以及內(nèi)置的多通道串行通信接口配合DM進(jìn)行控制，不需要額外增 加 DAC所需的MCU。模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用DSP內(nèi)置的ADC，不需要額外增加 ADC。系統(tǒng)采用傳統(tǒng) 的DSP系統(tǒng)SRAM配合DSP內(nèi)部的DM控制模塊取代目前大部分系統(tǒng)采用的FPGA或者雙口 RAM實(shí)現(xiàn)FIFO緩沖器。該系統(tǒng)的以上優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)不僅降低了系統(tǒng)成本，而且降低了系統(tǒng) 復(fù)雜度。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0010] 圖2為系統(tǒng)信號(hào)處理和控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方 式對(duì)本發(fā)明一種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012] 一種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)包括DSP最小系統(tǒng)、DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路，中頻處 理電路、用于和整車通信的CAN總線通信電路、LED視覺報(bào)警電路、BUZZER蜂鳴器聲覺報(bào)警 電路，見圖1所示。
[0013] DSP最小系統(tǒng)包括OSC時(shí)鐘電路、JTAG調(diào)試電路、FLASH、SRAM存儲(chǔ)電路。
[0014] DSP通過(guò)多通道緩沖串行通信接口 MCBSPB控制電路對(duì)12位的低精度DAC數(shù)模轉(zhuǎn) 換器進(jìn)行控制，產(chǎn)生三角波調(diào)制信號(hào)并經(jīng)過(guò)濾波放大處理得到高線性度的調(diào)頻信號(hào)作用于 雷達(dá)前端產(chǎn)生射頻調(diào)頻信號(hào)。
[0015] 中頻處理電路對(duì)雷達(dá)前端返回的I1、Q1、I2、Q2四路中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)低噪放運(yùn)算放 大器進(jìn)行濾波放大處理，同時(shí)經(jīng)過(guò)數(shù)字電位器設(shè)置放大倍數(shù)，然后經(jīng)過(guò)RC濾波器處理，進(jìn) 入DSP內(nèi)部的ADC模塊，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)DAC傳輸?shù)絊RAM中。DSP首先對(duì)存儲(chǔ)在SRAM 中的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理，得到濾除雜波的中頻數(shù)字信號(hào)和回波信號(hào)平均峰值幅值。
[0016] 中頻數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)FFT快速傅里葉變換，從時(shí)域變換到頻域，得到中頻信號(hào)的回 波頻率。
[0017] 本系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的雷達(dá)前端工作模式為調(diào)頻連續(xù)波模式，可以測(cè)相對(duì)距離、相對(duì)速度 和相對(duì)方位角度?；夭l率包含兩部分，一部分是由于調(diào)頻和時(shí)延引起的頻差f delay，另外 一部分是目標(biāo)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的多普勒頻移fd_。
[0018] 距離計(jì)算公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)包括DSP最小系統(tǒng)，所述DSP最 小系統(tǒng)的DSP處理器分別與DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路、中頻處理電路、通信電路、LED視覺報(bào) 警電路和BUZZER蜂鳴器聲覺報(bào)警電路連接，所述DSP控制單元內(nèi)置有ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn) 生電路的控制通過(guò)DSP處理器及內(nèi)置的多通道串行通信接口配合DMA控制模塊進(jìn)行控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn) 生電路包括低精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、與低精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC連接的濾波放大電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP控制單元通 過(guò)多通道緩沖串行通信接口對(duì)12位的DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制，產(chǎn)生三角波調(diào)制信號(hào)，經(jīng) 過(guò)濾波放大處理得到高線性度的調(diào)頻信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP最小系統(tǒng)還 包括OSC時(shí)鐘電路、JTAG調(diào)試電路、FLASH、SRAM存儲(chǔ)電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述SRAM存儲(chǔ)電路 配合DSP最小系統(tǒng)的DM控制模塊實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出FIFO緩沖器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述中頻處理電路 對(duì)雷達(dá)前端返回的四路中頻信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)低噪放運(yùn)算放大器進(jìn)行濾波放大處理，并 經(jīng)過(guò)數(shù)字電位器設(shè)置放大倍數(shù)，然后經(jīng)過(guò)RC濾波器處理，進(jìn)入DSP最小系統(tǒng)的ADC模塊。
8. -種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟一、系統(tǒng)進(jìn)行初始化； 步驟二、系統(tǒng)進(jìn)行故障自檢，如果系統(tǒng)有故障，則進(jìn)行故障報(bào)警，通過(guò)LED視覺報(bào)警電 路和BUZZER蜂鳴器聲覺報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警； 步驟三、故障自檢通過(guò)后，對(duì)采集的雷達(dá)中頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理得到濾波后的中頻信 號(hào)以及回波平均波峰幅值； 步驟四、根據(jù)得到的回波平均波峰幅值判斷是否飽和，如果飽和則調(diào)整中頻放大倍 數(shù)； 步驟五、CAN通信模塊將探測(cè)的目標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)CAN輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的毫米波雷達(dá)信號(hào)處理方法，其特征在于：所述步驟三種濾波 后的中頻信號(hào)執(zhí)行的算法包括FFT變換，虛警檢測(cè)算法、多目標(biāo)跟蹤算法、卡爾曼濾波算 法、角閃爍預(yù)校正算法。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種毫米波雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括DSP最小系統(tǒng),所述DSP最小系統(tǒng)的DSP處理器分別與DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路、中頻處理電路、通信電路、LED視覺報(bào)警電路和BUZZER蜂鳴器聲覺報(bào)警電路連接，所述DSP控制單元內(nèi)置有ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路的控制通過(guò)DSP處理器及內(nèi)置的多通道串行通信接口配合DMA控制模塊進(jìn)行控制。所述DAC調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生電路包括低精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、與低精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC連接的濾波放大電路。本發(fā)明成本低、集成度高、實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單。
【IPC分類】G01S7-41
【公開號(hào)】CN104808189
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510222303
【發(fā)明人】王陸林, 張世兵, 徐達(dá)學(xué)
【申請(qǐng)人】奇瑞汽車股份有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月4日