一种四维度信息高精度探测汽车前向防撞雷达的制作方法

本发明属于汽车雷达技术领域，具体涉及一种四维度信息高精度探测汽车前向防撞雷达。

背景技术：

在高级驾驶辅助系统adas(advanceddriverassistancesystem)中，通过多传感器融合的方法，解决汽车驾驶过程中的八大应用问题，即盲点侦测、停车辅助、车道偏离警示、碰撞预防、适路性车灯控制、夜视、主动车距控制巡航、驾驶人生理状态监测八个应用。汽车前向防撞雷达在其中扮演着尤为重要的角色，而传统车载毫米波雷达天线布阵接收天线只能测量目标在水平方位向的角度，无法量测目标在俯仰向的角度。鉴于乘用智能车实际执行任务期间，会面临各种不同的地形和植被(如城市环境中的高架桥、限高梁、隧道等)，雷达如果不能分辨目标在俯仰向的角度，即不能判断前方障碍物高度是低于还是高于车身高度，导致过多虚警带来的无效制动。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种四维度信息高精度探测汽车前向防撞雷达，不但可以估计目标在水平方位向的角度，还可以分辨目标值在俯仰向的角度，减小过多虚警带来的无效制动。

一种探测汽车前向防撞雷达，包括mimo射频分系统1、信号处理分系统2、透波罩3以及密封结构4；mimo射频分系统1和信号处理分系统2封装在密封结构4中，密封结构4上对应mimo射频分系统1的天线位置设置透波罩3。

所述mimo射频分系统完成电磁波的产生、发射和接收；

所述信号处理分系统根据所述mimo射频分系统接收的回波信号，计算目标的距离、方位角、俯仰角以及速度。

mimo射频分系统的天线采用3发4收天线两行布局。

所述信号处理分系统中处理器采用xilinxa7系列fpga芯片。

所述透波罩采用abs材料。

本发明具有如下有益效果：

本发明公开了一种四维度信息高精度探测汽车前向防撞雷达，车载毫米波雷达感知车辆运行环境，并根据感知所获得的车辆位姿、道路和障碍物信息，提供避障信息。而传统车载毫米波雷达天线布阵接收天线在同一高度上，这样的系统只能测量目标在水平方位向的角度，无法量测目标在俯仰向的角度。鉴于乘用智能车实际执行任务期间，会面临各种不同的地形和植被(如城市环境中的高架桥、限高梁、隧道等)，雷达如果可以分辨目标值在俯仰向的角度，即可进一步区分目标的种类，若智能车可通过雷达判断前方障碍物高度远低/高于车身高度，则可不进行制动直接通过，大大减小过多虚警带来的无效制动，提高智能车机动效率。该雷达系统主要由mimo射频分系统、信号处理分系统、透波罩、气密等级结构组成，其中mimo射频分系统为雷达系统提供了纵向/横向高分辨能力、俯仰测角能力，信号处理分系统为雷达系统提供了实时的信号处理机能力，透波罩为雷达系统提供安全的防护性能和高效的透波性能，气密结构为雷达系统提供了高可靠性的运行环境。

附图说明

图1为本发明的汽车雷达的结构示意图；

图2为本发明的mimo射频分系统的天线布局示意图；

其中，1-mimo射频分系统，2-信号处理分系统，3-透波罩，4-密封结构，5-对外接口。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明的四维度信息高精度探测汽车前向防撞雷达，主要包括mimo射频分系统1、信号处理分系统2、透波罩3以及密封结构4；mimo射频分系统1和信号处理分系统2封装在密封结构4中，密封结构4上对应mimo射频分系统1的天线位置设置透波罩3。

所述mimo射频分系统完成电磁波的产生、发射和接收；mimo射频分系统包括单芯片毫米波收发组件和高分辨率四维测量天线，其中单芯片毫米波收发组件能够通过串行接口配置进行chirp信号输出，并能够跟输入的回波chirp进行混频、中频放大、自动增益控制等功能操作；高分辨率四维测量天线根据天线的mimo布局，可对空间一定视场内物体进行四维分辨，四维分别包括距离维、方位维、俯仰维、速度维。

mimo天线多维布局设计，采用3发4收天线两行布局，可对方位维度进行分辨，可对俯仰维度进行测角，可有效分辨天桥、道路拱坡等障碍物；

俯仰角和方位角分别测量，由于俯仰角和方位角共同决定通道间相位差，当其中一维角度为0°时，另一维角度可以准确测量，否则测量值会有整体偏移，且其中一维偏离法向越大，另一维测量值偏离真值越远。

其中，虚线框部分用于方位向测角，实线框用于俯仰向测角。俯仰向测角可以利用fft或者单脉冲测角进行。

单芯片77ghz毫米波收发系统采用国产77ghz毫米波雷达单芯片解决方案，设计了多块同步级联工作方法，该设计在保证多块芯片之间同步工作的前提下，扩展了雷达的通道数量，解决了单块芯片收发通道数量不足的问题，大大提高了雷达产品的空间分辨能力率；

所述信号处理分系统完成4通道模拟信号的数字化及实时信号处理机，输出雷达四维度信息检测结果；进行8路同步全相参ad采样设计，该设计是mimo体制雷达各通道无损失积累的必要条件，处理器采用xilinxa7系列fpga芯片，在片内实现算法在软核中的移植，实现单核心处理芯片信号实时处理系统；

所述透波罩，为雷达提供可靠的外层保护的同时，具有极高的毫米波电磁波透波性能；在经过多种材料理论分析和试验比测之后，采用新型abs作为透波罩主体材料，厚度控制在0.39±0.2mm以内，毫米波的穿透率达到93％，外涂透波漆料，为有机硅改性弹性聚氨酯树脂与有机溶剂、颜料、填料等和二异氰酸酯调制而成的预聚物甲组分和由聚氨酯橡胶硫化剂与其它物料调制而成的乙组分组成的双组分涂料，透波率在90％以上。

所述气密等级结构，为雷达提供高可靠性的密封腔体，延长雷达产品的使用寿命。气密结构采用结构主体一次成型、接插件单独密封设计、结构腔体内充入一定体积的惰性气体等设计方法，使得雷达整机的防护等级达到ip68级，产品使用寿命得到大大延长。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种探测汽车前向防撞雷达，其特征在于，包括mimo射频分系统(1)、信号处理分系统(2)、透波罩(3)以及密封结构(4)；mimo射频分系统(1)和信号处理分系统(2)封装在密封结构(4)中，密封结构(4)上对应mimo射频分系统(1)的天线位置设置透波罩(3)。

所述mimo射频分系统(1)完成电磁波的产生、发射和接收；

所述信号处理分系统(2)根据所述mimo射频分系统(1)接收的回波信号，计算目标的距离、方位角、俯仰角以及速度。

2.如权利要求1所述的一种探测汽车前向防撞雷达，其特征在于，mimo射频分系统(1)的天线采用3发4收天线两行布局。

3.如权利要求1所述的一种探测汽车前向防撞雷达，其特征在于，所述信号处理分系统(2)中处理器采用xilinxa7系列fpga芯片。

4.如权利要求1所述的一种探测汽车前向防撞雷达，其特征在于，所述透波罩(3)采用abs材料。

技术总结
本发明公开了一种四维度信息高精度探测汽车前向防撞雷达，该雷达系统主要由MIMO射频分系统、信号处理分系统、透波罩、气密等级结构组成，其中MIMO射频分系统为雷达系统提供了纵向/横向高分辨能力、俯仰测角能力，信号处理分系统为雷达系统提供了实时的信号处理机能力，透波罩为雷达系统提供安全的防护性能和高效的透波性能，气密结构为雷达系统提供了高可靠性的运行环境；车载毫米波雷达感知车辆运行环境，并根据感知所获得的车辆位姿、道路和障碍物信息，提供避障信息大大减小过多虚警带来的无效制动，提高智能车机动效率。

技术研发人员：朱凯强;肖钰;王翊坤;毛彤;孙厚军
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2019.07.26
技术公布日：2020.06.05