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
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。
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;
参数 | LRR | MRR | SRR |
最大发射功率(EIRP) | 55dBm | -9dBm/MHz | -9dBm/MHz |
频率范围 | 76-77GHz | 77-81GHz | 77-81GHz |
带宽 | 600MHz | 600MHz | 4GHz |
探测距离范围Rmin~Rmax | 10~250m | 1~100m | 0.15~30m |
距离分辨率ΔR | 0.5m | 0.5m | 0.1m |
测距精度δR | 0.1m | 0.1m | 0.02m |
速度分辨Δv | 0.6m/s | 0.6m/s | 0.6m/s |
测速精度δv | 0.1m/s | 0.1m/s | 0.1m/s |
测角精度δψ | 0.1° | 0.5° | 1° |
方位波束宽度(3dB带宽)±ψmax | ±15° | ±40° | ±80° |
俯仰波束宽度(3dB带宽)±θmax | ±5° | ±5° | ±10° |
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。
远程雷达的观测范围如下图所示。
远程雷达的主要参数:
参数 | 参考值 |
中心频率 | 24GHz/77GHz |
扫描带宽 | 150MHz |
速度分辨率 | Δvr=2.25km/h |
最大无模糊速度 | Vmax=250km/h |
距离分辨率 | ΔR=1m |
最大探测距离 | Rmax=200m |
处理时间 | TCPI=10ms |
功能:自动巡航(ACC),碰撞报警;
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:
Pulse Doppler(脉冲多普勒);
三角、锯齿调频连续波;
频移键控(FSK)连续波;
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:
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;
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。
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。
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。
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。
跟踪的流程图如下图所示。
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