基于微波探測(cè)技術(shù)的車載防撞報(bào)警器及車距測(cè)量示警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及物間距離探測(cè)技術(shù)，具體涉及一種基于微波探測(cè)技術(shù)的車載防撞報(bào)警 器及車距測(cè)量示警方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 車載防撞報(bào)警器，是指根據(jù)目標(biāo)的距離及角度所處的危險(xiǎn)等級(jí)，做出相應(yīng)的警報(bào) 動(dòng)作，以防止危險(xiǎn)情況發(fā)生。此應(yīng)用于車輛防撞領(lǐng)域，是一種車輛的防撞預(yù)警手段。
[0004] 目前，大多數(shù)車載防撞報(bào)警器均無(wú)檢測(cè)角度功能，且均利用聲光原理的探測(cè)技術(shù)， 通過(guò)發(fā)射激光、紅外或超聲波的方式進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)，接收監(jiān)控目標(biāo)反射的信號(hào)，根據(jù)發(fā)射與 接收的時(shí)間差來(lái)推算目標(biāo)距離，進(jìn)行相應(yīng)報(bào)警。研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所得，激光、紅外或超聲波 探測(cè)手段容易受到天氣、光線、溫度及監(jiān)控目標(biāo)表面結(jié)構(gòu)等因素的影響，抗干擾能力弱，故 導(dǎo)致防撞報(bào)警器的探測(cè)精度不高，大大地降低了產(chǎn)品的實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)【背景技術(shù)】中所提及的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于微波探測(cè)技術(shù)的車載防撞報(bào) 警器及車距測(cè)量示警方法，通過(guò)微波探測(cè)手段來(lái)解決現(xiàn)有防撞報(bào)警產(chǎn)品存在抗干擾能力 弱、實(shí)用性低的問(wèn)題，其技術(shù)方案如下： 本發(fā)明之基于微波探測(cè)技術(shù)的車載防撞報(bào)警器，包括 一微波雷達(dá)，響應(yīng)探測(cè)區(qū)域內(nèi)的靜止或運(yùn)動(dòng)目標(biāo)而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信號(hào)，該目標(biāo)信號(hào) 攜帶有靜止或運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的方向和距離信息； 一信號(hào)處理模塊，與所述微波雷達(dá)相連接以獲取所述目標(biāo)信號(hào)，并按預(yù)設(shè)邏輯對(duì)所述 目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行分析處理，而產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警控制信號(hào)；所述預(yù)設(shè)邏輯包括靜止或運(yùn)動(dòng)目標(biāo) 相對(duì)微波雷達(dá)的距離、角度和對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)等級(jí)之關(guān)系；以及 一報(bào)警輸出模塊，與所述信號(hào)處理模塊相連接，并根據(jù)所述報(bào)警控制信號(hào)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的 報(bào)警動(dòng)作。
[0006] 于本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例當(dāng)中，所述報(bào)警輸出模塊包括蜂鳴器和\或LED指 示器，以及分別驅(qū)動(dòng)該蜂鳴器和\或LED指示器的電平觸發(fā)器。
[0007] 于本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例當(dāng)中，所述信號(hào)處理模塊包括DSP處理器，及與該 DSP處理器連接的若干信號(hào)獲取通道，各信號(hào)獲取通道分別包括 一濾波器，與所述微波雷達(dá)相連接，用于對(duì)微波雷達(dá)輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，消除干 擾和噪聲； 一放大器，與所述濾波器相連接，用于對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大處理； 一A/D轉(zhuǎn)換器，與所述放大器相連接，用于對(duì)經(jīng)放大處理的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以獲得 對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)； 所述DSP處理器獲取A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)，并按預(yù)設(shè)邏輯對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 分析處理，而產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警控制信號(hào)。
[0008] 于本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例當(dāng)中，所述信號(hào)處理模塊具有第一信號(hào)獲取通道、 第二信號(hào)獲取通道、第三信號(hào)獲取通道和第四信號(hào)獲取通道，分別對(duì)應(yīng)微波雷達(dá)的各信號(hào) 輸出端，所述DSP處理器設(shè)有對(duì)應(yīng)的各信號(hào)獲取通道的輸入端，且其還連接有一方向鑒別 器，該方向鑒別器的兩輸入端分別連接至所述第一信號(hào)獲取通道、第二信號(hào)獲取通道的輸 出端。
[0009] 本發(fā)明之基于微波探測(cè)技術(shù)的車距測(cè)量及示警方法，所需硬件組成包括微波雷 達(dá)、信號(hào)處理模塊和報(bào)警輸出模塊，具體步驟有 微波收發(fā)步驟： 所述微波雷達(dá)以調(diào)頻連續(xù)波模式實(shí)時(shí)發(fā)射經(jīng)調(diào)制的微波信號(hào)，以于車前形成一定的微 波信號(hào)覆蓋區(qū)域，該微波信號(hào)的調(diào)制信號(hào)為三角波調(diào)制信號(hào)；當(dāng)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或者靜止 的目標(biāo)時(shí)，微波信號(hào)被目標(biāo)反射形成回波信號(hào)，所述微波雷達(dá)設(shè)置兩根接收天線，對(duì)應(yīng)接收 兩組回波信號(hào)，所述回波信號(hào)攜帶運(yùn)動(dòng)或者靜止目標(biāo)的方向和距離信息； 所述的兩組回波信號(hào)分別與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混頻處理，輸出兩個(gè)同向信號(hào)II、12和兩個(gè) 正交信號(hào)Ql、Q2,這四個(gè)信號(hào)組成輸出至后級(jí)模塊的目標(biāo)信號(hào)；其中，II和Q1、12和Q2分 別為頻率幅度相同、方向相差90度的中頻差頻信號(hào)； 目標(biāo)方向的判斷步驟： 所述信號(hào)處理模塊通過(guò)對(duì)II和Q1信號(hào)、或12和Q2信號(hào)任意一組信號(hào)進(jìn)行相位鑒別， 得到所述組內(nèi)兩個(gè)信號(hào)的相位差；當(dāng)目標(biāo)靠近時(shí)組內(nèi)的同向信號(hào)滯后于正交信號(hào)，而當(dāng)目 標(biāo)遠(yuǎn)離時(shí)組內(nèi)的同向信號(hào)超前于正交信號(hào)； 目標(biāo)距離的計(jì)算步驟： 所述信號(hào)處理模塊分別獲取對(duì)所述II和Q1信號(hào)、12和Q2信號(hào)兩組信號(hào)的上任一時(shí) 間的信號(hào)，并對(duì)選擇的信號(hào)進(jìn)行FFT變換，將該數(shù)字信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)化到頻域，然后分析頻域 上該信號(hào)的頻率普；包括 1) 提取不少于2個(gè)頻率峰值：Fdiff_up和Fdiff_down，F(xiàn)diff_up為三角調(diào)制信號(hào)的上 升階段的輸出信號(hào)頻率，F(xiàn)diff_down為三角調(diào)制信號(hào)的下降階段的輸出信號(hào)頻率； 2) Fd為某一時(shí)刻回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的頻率差，即為該At時(shí)間產(chǎn)生的一個(gè)差頻信 號(hào)； 3)Fdo為多普勒移頻，這是由于反射運(yùn)動(dòng)目標(biāo)產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)，在Y軸上產(chǎn)生一個(gè)多 普勒頻移； 根據(jù)差頻與距離R的關(guān)系：Fd=2*R*Af*T/C (公式1) 根據(jù)多普勒公式：Fdo=2fO*V*c〇sa/C，且認(rèn)為目標(biāo)與微波雷達(dá)幾乎為同一水平上，即 水平角度a=0,則： Fdo=2fO*V/C 由于三角波調(diào)制信號(hào)上升階段，時(shí)間延遲效應(yīng)與多普勒效應(yīng)相互抵消；三角波調(diào)制信 號(hào)下降階段，時(shí)間延遲效應(yīng)與多普勒效應(yīng)相互疊加，則： fdiff_up= |fd〇-fd (公式 2) fdiff_down=fdo+fd (公式 3) 公式3減去公式2得： fdiff_up-fdiff_down|=2fd (公式 4) 將公式4代入公式1可得距離公式： R= (|fdiff_up-fdiff_down|*C*T)/4Af 公式中，R為所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)于所訴車載距離報(bào)警器的距離；C為光速，T為調(diào)制信號(hào) 周期，Af為調(diào)頻寬度； 目標(biāo)位置的計(jì)算步驟： 由上述步驟分別獲得回波信號(hào)對(duì)應(yīng)的距離R1和R2,根據(jù)直角三角公式計(jì)算目標(biāo)的位 置； 示警步驟： 所述報(bào)警輸出模塊預(yù)先設(shè)定有目標(biāo)的方向、水平距離、垂直距離與危險(xiǎn)等級(jí)的邏輯對(duì) 應(yīng)關(guān)系，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果與該邏輯對(duì)應(yīng)關(guān)系，作出相應(yīng)的示警動(dòng)作。
[0010] 所述示警動(dòng)作包括以聲、光或電子屏幕顯示符號(hào)的方式。
[0011] 本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)方案相比，其優(yōu)越性體現(xiàn)在：通過(guò)微波探測(cè)手段對(duì)監(jiān)控區(qū)域內(nèi) 的運(yùn)動(dòng)或靜止目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，并能在雨天、雪天、夜晚和烈日等惡劣環(huán)境下使用，獲得 準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)或者靜止目標(biāo)距離和角度信息，且判斷目標(biāo)的危險(xiǎn)等級(jí)及輸出報(bào)警信息，提高 了實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的車載防撞報(bào)警器的原理框架示意圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明的報(bào)警輸出模塊的原理框架示意圖。
[0014] 圖3為本發(fā)明的信號(hào)處理模塊的原理框架示意圖。
[0015] 圖4為本發(fā)明的微波收發(fā)信號(hào)的波形示意圖。
[0016] 圖5為本發(fā)明的車距計(jì)算示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 如下結(jié)合附圖，對(duì)本申請(qǐng)方案作進(jìn)一步描述： 如圖1-3所示，本發(fā)明之基于微波探測(cè)技術(shù)的車載防撞報(bào)警器，包括 一微波雷達(dá)10,響應(yīng)探測(cè)區(qū)域內(nèi)的靜止或運(yùn)動(dòng)目標(biāo)而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的目標(biāo)信號(hào)，該目標(biāo)信 號(hào)攜帶有靜止或運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的方向和距離信息；具體實(shí)施之時(shí)，所述微波雷達(dá)具有一根發(fā)射 天線和兩根接收天線，發(fā)射天線和接收天線為平面微帶結(jié)構(gòu)，中心頻率為77GH的頻段； 一信號(hào)處理模塊20,與所述微波雷達(dá)相連接以獲取所述目標(biāo)信號(hào)，并按預(yù)設(shè)邏輯對(duì)所 述目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行分析處理，而產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警控制信號(hào)；所述預(yù)設(shè)邏輯包括靜止或運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)相對(duì)微波雷達(dá)的距離、角度和對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)等級(jí)之關(guān)系；以及 一報(bào)警輸出模塊30,與所述信號(hào)處理模塊相連接，并根據(jù)所述報(bào)警控制信號(hào)執(zhí)行對(duì)應(yīng) 的報(bào)警動(dòng)作。
[0018] 所述報(bào)警輸出模塊30包括蜂鳴器301和LED指示器302,以及分別驅(qū)動(dòng)該蜂鳴器 301和LED指示器302的電平觸發(fā)器303,所述電平觸發(fā)器303是受控于信號(hào)處理模塊20 產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所述蜂鳴器301和LED指示器302的電平信號(hào)。
[0019] 所述信號(hào)處理模塊20包括DSP處理器21，及與該DSP處理器連接的若干信號(hào)獲取 通道，各信號(hào)獲取通道分別包括 一濾波器2201，與所述微波雷達(dá)10相連接，用于對(duì)微波雷達(dá)10輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波處 理，消除干擾和噪聲； 一放大器2202,與所述濾波器2201相連接，用于對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大處理； 一A/D轉(zhuǎn)換器2203,與所述放大器2202相連接，用于對(duì)經(jīng)放大處理的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn) 換，以獲得對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)； 所述DSP處理器21獲取A/D轉(zhuǎn)換器2203產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)，并按預(yù)設(shè)邏輯對(duì)所述數(shù)字 信號(hào)進(jìn)行分析處理，而產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警控制信號(hào)。
[0020] 所述信號(hào)處理模塊20具有第一信號(hào)獲取通道221、第二信號(hào)獲取通道222、第三信 號(hào)獲取通道223和第四信號(hào)獲取通道224,分別對(duì)應(yīng)微波雷達(dá)10的各信號(hào)輸出端，所述DSP 處理器21設(shè)有對(duì)應(yīng)的各信號(hào)獲取通道的輸入端，且其還連接有一方向鑒別器23,該方向鑒 別器23的兩輸入端分別連接至所述第一信號(hào)獲取通道221、第二信號(hào)獲取通道222的輸出 端，以獲取兩個(gè)信號(hào)的相位差。
[0021] 如圖4-5所示，本發(fā)明之種基于微波探測(cè)技術(shù)的車距測(cè)量及示警方法，所需硬件 組成包括微波雷達(dá)10、信號(hào)處理模塊20和報(bào)警輸出模塊30,具體步驟有 微波收發(fā)步驟： 所述微波雷達(dá)10以調(diào)頻連續(xù)波模式實(shí)時(shí)發(fā)射經(jīng)調(diào)制的微波信號(hào)，以于車前形成一定 的微波信號(hào)覆蓋區(qū)域，該微波信號(hào)的調(diào)制信號(hào)為三角波調(diào)制信號(hào)；當(dāng)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或者 靜止的目標(biāo)時(shí)，微波信號(hào)被目標(biāo)反射形成回波信號(hào)，所述微波雷達(dá)設(shè)置兩根接收天線，對(duì)應(yīng) 接收兩組回波信號(hào)，所述回波信號(hào)攜帶運(yùn)動(dòng)或者靜止目標(biāo)的方向和距離信息； 所述的兩組回波信號(hào)分別與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行混頻處理，輸出兩個(gè)同向信號(hào)II、12和兩個(gè) 正交信號(hào)Ql、Q2,這四個(gè)信號(hào)組成輸出至后級(jí)模塊的目標(biāo)信號(hào)；其中，II和Q1、12和Q2分 別為頻率幅度相同、方向相差90度的中頻差頻信號(hào)； 目標(biāo)方向的判斷步驟： 所述信號(hào)處理模塊20通過(guò)對(duì)II和Q1信號(hào)、或12和Q2信號(hào)任意一組信號(hào)進(jìn)行相位鑒