專利名稱：汽車防撞警示雷達的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及防撞雷達裝置，特別是采用多普勒速度和本車速度構(gòu)成目標(biāo)危險 度判別統(tǒng)計量、體積小、成本低的汽車防撞警示雷達裝置。
背景技術(shù)：
據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，目前國內(nèi)現(xiàn)有各類汽車超過5000萬輛，并以數(shù)百萬輛/年的 速度遞增。而每年全國因交通事故造成人民生命財產(chǎn)的巨額損失，僅1996年一年就超過 三十五億元，造成人員傷亡超過四十萬人。2003年全國共發(fā)生道路交通事故77萬多起，造 成109381人死亡，56萬多人受傷，直接經(jīng)濟損失超過33億元。據(jù)2004年有關(guān)(4月7日) 報道，全球每年有130多萬人死于車禍，1200多萬人受傷。2007年全國共發(fā)生道路交通事 故32萬多起，造成81649人死亡，其中因為碰撞死亡62706人，占總死亡人數(shù)的76. 8%，38 萬多人受傷，直接經(jīng)濟損失超過12億元。交通事故已成為人類的第一殺手。如何提高汽車 的行駛安全性，減少交通事故的發(fā)生，我國乃至全球都高度重視。目前國外僅有特別高檔的轎車上將微波毫米波車用防撞雷達作為選件配備，且由 于國外雷達類防撞系統(tǒng)因制造成本太高，以及性能方面的原因尚未實現(xiàn)商品化普及。我 國國內(nèi)汽車同樣尚無此類產(chǎn)品。造成這種情況的主要原因是，國內(nèi)外大多數(shù)汽車防撞雷 達都采用FMCW工作方式測速和測距，其成本和體積，功耗及性能難于達到適用要求而不 易推廣。例如“Millimeter-Wave Radar sensor forAutomotive Intellegent Cruise Control (AICC) ” [1]，”基于二次差頻的多頻連續(xù)波測距方法研究” [2]，“汽車巡航控制用傳 感器進展“ [3]，，，汽車防撞雷達的目標(biāo)識別“ [4]，等等。參考文獻1、Mark E. Russell et a 1. , Millimeter-Wave Radar sensor for AutomotiveIntellegent Cruise Control (Al CC, IEEETrans. On MicrowaveTheoryandTechniques, Vol. 45, No. 12，Dec. 1977, pp. 2444-2453.。2、黃俊泉等，基于二次差頻的多頻連續(xù)波測距方法研究，電子學(xué)報，2004，12， P.2056-。3、黨宏社等，汽車巡航控制用傳感器進展，傳感器技術(shù)，2002，21，1，PP. 1_3。4、賀樂廳等，汽車防撞雷達的目標(biāo)識別，傳感器技術(shù)，2003，22，1，PP. 44-46。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種采用多普勒速度和本車速度構(gòu)成目標(biāo)危險度判別 統(tǒng)計量、體積小、成本低的汽車防撞警示雷達。本新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種汽車防撞警示雷達，包括信號變換電路接收本車速度信號，并將車速信號變換后輸出；多普勒信號采集系統(tǒng)由天線、低噪音視頻信號處理單元，多普勒濾波單元以及抗 干擾靜噪電路順次級聯(lián)組成；[0013]電平調(diào)整電路接收信號變換電路輸出的車速信號以及接收多普勒信號采集系統(tǒng) 輸出的多普勒信號；A/D轉(zhuǎn)換器與電平調(diào)整電路連接，經(jīng)接收的車速信號和多普勒信號進A/D變換 后，輸出至可編程邏輯控制器FPGA ；可編程邏輯控制器FPGA 與A/D轉(zhuǎn)換器連接；數(shù)字信號處理器DSP 分別與可編程邏輯控制器FPGA和警示控制裝置連接；天線 采用一體化收發(fā)天線，其結(jié)構(gòu)為矩形波導(dǎo)的側(cè)面上開有若干個斜槽，相鄰兩斜槽的斜角相
反、且對稱設(shè)置，相鄰兩斜槽之間的距離為$，矩形波導(dǎo)左、右分別兩端設(shè)有短路活塞，矩形
2
波導(dǎo)上最左一個斜槽和最右一個斜槽分別到矩形波導(dǎo)左端短路活塞和右端短路活塞的距
離均為I，微波固體源振蕩器和混頻器直接置于矩形波導(dǎo)內(nèi)；上述λ g為矩形波導(dǎo)對應(yīng)的 4
微波波長。上述微波固體源振蕩器采用GUNN氏振蕩器，該振蕩器離矩形波導(dǎo)左端的距離為
I的整數(shù)倍；混頻器離矩形波導(dǎo)右端的距離為i的整數(shù)倍。 44上述矩形波導(dǎo)上斜槽的個數(shù)為10個、12個或14個。上述GUNN式振蕩器的振蕩源的安裝方向垂直于水平面。上述低噪音視頻信號調(diào)理單元采用低噪音寬頻帶放大器，該放大器的放大倍數(shù) 在2000 4000范圍內(nèi)；混頻器為GaSa混頻器。上述多普勒濾波單元組成為由第一級雙T有源陷波濾波器、第二級雙T有源陷波 濾器、第三極有源電感型陷波濾波器以及第四級帶通多普勒濾波器順次級聯(lián)而成。所述第一級和第二級雙T有源陷波濾波器組成為電阻R1串接電阻民后接于第一 運算放大器U4A的同相輸入端，電容C1串接電容C3,呈串接狀態(tài)的電容C1和電容C3與呈串 接狀態(tài)的電阻R1和電阻R2并聯(lián)，第一運算放大器U4A的反相輸入端接自身的輸出端，電容 C2 一端接于電阻R1的電阻R3的結(jié)點，電容C2另一端接于第二運算放大器TOC的輸出端，電 阻R2 —端接于電容C1和電容C3的結(jié)點，電阻R2另一端接于電容C2另一端，第二運算放大 器U5C的反相輸入端連接自身的輸出端，第二運算放大器TOC的同相輸入端接于電位器W 的滑動端，電位器W的一端接于第一運算放大器U4A的輸出端，電位器W的另一端接地；所述有源電感型陷波波濾器的電路組成為電阻R11另一端接于第三運算放大器 U4C的反相輸入端，第三運算放大器U4C的輸出端連接自身的反相輸入端，電阻R31 —端接于 電阻R11 —端，電阻R31另一端接于第三運算放大器U4C的同相輸入端，電容C11 一端接于電 阻R31另一端，電容C11另一端接于第四運算放大器U4D的同相輸入端，第四運算放大器U4D 的反相輸入端接于自身的輸出端，電阻R51串接電阻R41后接于第四運算放大器U4D的同相 輸入端，電容C21 —端接于電阻R51和電阻R41的結(jié)點，電容C21另一端接于第四運算放大器 U4D的輸出端；上述第一級和第二級中，R1= R3 = 2R2 彡 IOORk, C1 =C3=C2 = 2C1 [0025]上述第三級中，R11= R21 = R31 = 2Rk，R4 = R5 =^-= R , Cu =‘
2(91f
Q, = 'Λ = 27TRyjCnC2i ’β=#，其中，Rk ^ft^iJiMmmm^m_皮
頻率，Af為波濾器的頻帶寬度。上述第四級帶通多普勒波濾器由兩級低通濾波和兩級高通濾波組成，且兩級低通 濾波的增益與兩級高通濾波的增益相等。上述信號變換電路采用集成塊LM2917組成；A/D轉(zhuǎn)換器的型號為TI公司生產(chǎn)的 TLC5510，數(shù)字信號處理器的型號為TMS320VC5402。本(SHR-2)雷達系統(tǒng)的主要技術(shù)難題及技術(shù)特點如下汽車?yán)走_較之機載雷達而言，工作環(huán)境更加惡劣，嚴(yán)重的地物雜波，來自道路兩旁 的護攔和樹木，彎道處前方的房屋和小山等的反射均使目標(biāo)識別更加困難，從而使得降低 虛警概率成為系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素。其次，汽車?yán)走_對體積、成本和耗電也提出了更嚴(yán)格的 要求。根據(jù)汽車?yán)走_的特點，本雷達系統(tǒng)采用方向性好的天線，從空域先濾除一些無關(guān)目 標(biāo)。在信息信息通道內(nèi)，盡量采用常規(guī)雷達中的抗干擾技術(shù)，以期能從時域和頻域濾除無 關(guān)目標(biāo)。最后，在目標(biāo)識別和檢測系統(tǒng)則又采用了一系列包括自適應(yīng)(門限)檢測和穩(wěn)健 (Robust)檢測算法，方可達到系統(tǒng)對檢測概率和虛警概率的要求。在實現(xiàn)方案上則盡量采 用了目前最先進的DSP(TMS320VC5402)加上CPLD (FPGA)的信號處理系統(tǒng)，從硬件和軟件兩 方面協(xié)同完成復(fù)雜的信號處理任務(wù)，保證整個系統(tǒng)能達到很高的性能水平。經(jīng)過上百次上 車試驗，以及長時間安裝在車上運行，都取得成功。本(SHR-2)雷達系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)如下工作波長3cm，適當(dāng)改動可工作于2cm及格8_ ；工作方式連續(xù)波，利用多普勒速度和本車速度；探測距離0 200米；汽車車速0 250公里/小時；探測水平波束寬度6度，距正前方100米處，寬度為6-8米；每秒探測次數(shù)20 30次；電源功耗小于20瓦，電源取自車用電源10 14伏；系統(tǒng)組成雷達天線，信號的前置處理系統(tǒng)，目標(biāo)識別系統(tǒng)，報警顯示系統(tǒng)和電源 系統(tǒng)；報警方式聲，光，若有所需要，也可提供各種控制信號。本雷達系統(tǒng)(SHR-2)采用多普勒速度和本車速度構(gòu)成目標(biāo)危險度判別統(tǒng)計量，加 強信號處理能力，保證本雷達系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)的實現(xiàn)，整個系統(tǒng)能達到很高的性能水平。本新型的特點和優(yōu)點如下天線系統(tǒng)的輻射方向性好，保證在案100米處，波束寬 度為4 8米，危險目標(biāo)的識別算法，保證可容許的虛警概率條件下有最大的發(fā)現(xiàn)概率，沒 有漏報(特別是近距離)，具有高效的目標(biāo)識別算法，無損安裝，功耗低，體積小，重量輕，無 輻射傷害。

圖1是本新型的電原理框圖；圖1-1是本新型一體化收發(fā)天線的立體示意圖；圖2是圖1所示多普勒波濾器的電路圖；圖2-1是本新型雙T有源陷波濾波器的電路圖；圖2-2是本新型有源電感型陷波濾波器的電路圖；圖3是圖1所示抗干擾靜噪電路的電路圖；圖4是圖1所示A/D轉(zhuǎn)換器和DSP以及FPGA之間的信號處理框圖。
具體實施方式
圖1(圖1中K為開關(guān))、圖4示出，一種汽車防撞警示雷達，包括信號變換電路接收本車速度信號，并將車速信號變換后輸出；多普勒信號采集系統(tǒng)由天線、低噪音視頻信號處理單元，多普勒濾波單元以及抗 干擾靜噪電路順次級聯(lián)組成；電平調(diào)整電路接收信號變換電路輸出的車速信號以及接收多普勒信號采集系統(tǒng) 輸出的多普勒信號；A/D轉(zhuǎn)換器與電平調(diào)整電路連接，將接收的車速信號和多普勒信號進A/D變換 后，輸出至可編程邏輯控制器FPGA ；可編程邏輯控制器FPGA 與A/D轉(zhuǎn)換器連接；數(shù)字信號處理器DSP 分別與可編程邏輯控制器FPGA和警示控制裝置連接；天線 (部件1)采用一體化收發(fā)天線，其結(jié)構(gòu)為(參見圖1-1)矩形波導(dǎo)的側(cè)面上開有若干個斜
槽，相鄰兩斜槽的斜角相反、且對稱設(shè)置，相鄰兩斜槽之間的距離為I，矩形波導(dǎo)左、右分別
2
兩端設(shè)有短路活塞3、4，矩形波導(dǎo)上最左一個斜槽和最右一個斜槽分別到矩形波導(dǎo)左端短
路活塞3和右端短路活塞4的距離均為#，微波固體源振蕩器1和混頻器2直接置于矩形
4
波導(dǎo)內(nèi)；λ g為矩形波導(dǎo)中的微波波長。微波固體源振蕩器1采用GUNN氏振蕩器，該振蕩器
離矩形波導(dǎo)左端的距離為i的整數(shù)倍；混頻器2 (采用GaSa混頻器)離矩形波導(dǎo)右端的距
4
離為#的整數(shù)倍。矩形波導(dǎo)上斜槽的個數(shù)為10個、12個或14個。GUNN式振蕩器的振蕩源 4
的安裝方向垂直于水平面。圖1中，天線為一體化收發(fā)天線，分三部分組成，一是微波功率發(fā)生器，二是高方 向性，低旁辦的陣列輻射天線，三是接收混頻系統(tǒng)。天線系統(tǒng)的輸出即是包含了所需全部信 息的復(fù)雜信號?；疽笫翘炀€系統(tǒng)必須小型，高效，是SHR-2防撞雷達成功的關(guān)鍵技術(shù)之 一。其方向性強的特征是有陣列輻射產(chǎn)生的，可以達到在100米遠處，波束僅為6 8米的 寬度，結(jié)合低旁辦特性即從空間域濾去大量無關(guān)目標(biāo)的反射信號。另外，將三個功能結(jié)合在 一起，可以減少傳輸損耗和反射，提高輻射效率和接收靈敏度，也有利于小型化。天線的具體結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示，其中窄邊(即側(cè)面上)開若干個斜槽的矩形波導(dǎo)，斜槽之間的距離為I，由橫向電流激勵，相鄰兩斜槽的斜角相反且對稱，保證同相激勵。
2
其方向圖由單元方向圖和陣列因子相乘得出，實際中采用10，12，14個斜槽就足以滿足對 天線方向性和天線增益的要求。其次，將微波固體源振蕩器(GUNN氏振蕩器)直接置于開槽矩形波導(dǎo)內(nèi)，天線工作 于諧振模式，波導(dǎo)末端用短路活塞短路，并可適當(dāng)調(diào)節(jié)，達到最大輻射強度。最后一個斜槽
離波導(dǎo)短路活塞的距離為|。本專利中天線使用的GUNN氏振蕩源在H面(水平面)垂直放
4
置，離短路活塞#的整數(shù)倍。采用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，省去結(jié)構(gòu)復(fù)雜的振蕩腔體，有利于降 4
低成本和減小天線的體積。而且由于采用一體化結(jié)構(gòu)，無需功率耦合，消除因饋電傳輸和耦 合而引起的損失及反射，有利于提高天線的效率。根據(jù)同樣的思想，本方案中亦將混頻系統(tǒng)與天線合為一體，并將接收天線與發(fā)射 天線共同使用開槽矩形波導(dǎo)天線。同理，也需將混頻器置于相對于發(fā)射管而言天線另一端
的離短路活塞I整數(shù)倍處，同樣具有前述的優(yōu)點。 4設(shè)發(fā)射信號為Ut = UtCos ω0 運動目標(biāo)的回波信號應(yīng)為Ur = Urcos((co0± cod)t+0)其中多普勒頻率的的正負(fù)即表明目標(biāo)運動方向，相角Φ為一個固定的相移 量。在混頻管處，二信號混頻，取出差頻信號，uA = KdUrCos (士 ω dt+Φ)即得到本雷達所需的多普勒頻率，Λ 二，+與
2π λ c圖1中(部件2)低噪音視頻信號處理單元由低噪音寬頻帶放大器擔(dān)任，放大倍數(shù) 在2000 4000范圍內(nèi)，關(guān)鍵是噪音要低，否則影響系統(tǒng)的虛警概率。圖1中(部件3)多普勒濾波器從雷達的接收信號中濾出感興趣的多普勒信息。根
2 2 Fr
據(jù)雷達原理，車速為Vr，發(fā)射波長為λ，所產(chǎn)生的多普勒頻率fd= —/0,C為光速，
fo為濾波器的陷波頻率。例如，f0= IOGHz, C = 3*108m/s，當(dāng)車速為 10Km/h = 104m/3600s = 2. 778m/s,則 7*9 77R
人=二:1Ο*10、1· 85 1 8X102=185. 185Hz/s。一般而言，汽車的速度不會超過 200Km/ 3*10
h，極限 250Km/h，貝丨J fdmax = 4629. 625Hz/s。若車速為 120Km/h，貝丨J fd = 2222. 22Hz。本專利 產(chǎn)品實際采用的多普勒濾波器電路如圖2所示。其中，為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能，加入了 陷波濾波器，是專門抑制汽車上各種電子系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾而設(shè)置的。在圖2中，多普勒濾波單元組成為由第一級雙T有源陷波濾波器、第二級雙T有 源陷波濾器、第三極有源電感型陷波濾波器以及第四級帶通多普勒濾波器順次級聯(lián)而成。
8[0072]前面的三級即為專門抑制汽車上各種電子系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾而設(shè)計的，第一二級具 有相同的形式，為雙T有源陷波濾波器，如圖2-1所示；第三級為有源電感型陷波濾波器，如 圖2-2所示。它們與后續(xù)的帶通多普勒濾波器配合獲得復(fù)雜的通帶和阻帶，共同保證系統(tǒng) 的性能。第一，二級的參數(shù)選擇如下R1 = R3 = 2R2 彡 IOORk, Rk 為信號源內(nèi)阻，Ci =C^ = R ，C2 = 2C1
/o=^-+C2)/C1C2C3R1R3，兩個可調(diào)原理分別為微調(diào)頻率和凹口的深度。 In
/1對于第三級，令R1 = R2 = R3 = 2Rk，7 二5，R4 = R5 = R，C1=，
2Κ2πΙ0Κ) C2
^悉，Λ=^^，β =乎= 其中，f。為對應(yīng)濾波器的陷波頻率。后級有源濾波器組成最大平坦型帶通濾波器。本方案為便于生產(chǎn)調(diào)試，并能獲得 良好的性能，采用二階巴特沃斯級聯(lián)的方式，用二級低通，二級高通組合成所要求的帶通濾
波器。以低通節(jié)為例，設(shè)R1 = R2 = R，C1 = C2 = C，根據(jù)O。^'Kc =3-72 =1.586。只要
R
預(yù)先指定C值，便可以根據(jù)Oci和C計算R，以及民+ /而完成設(shè)計。設(shè)計時，可以采用
KA
計算方法，也可以采用查表的方法。根據(jù)上述關(guān)于多普勒濾波器頻率范圍的計算，可以確定低端和高端的截止頻 率，從而確定帶通濾波器的頻帶寬度Δ ·。由于本方案采用二級帶通級聯(lián)。故在設(shè)計 單級帶通時，其頻率寬度必須加寬。設(shè)Af2為要求的帶通寬度，則單級的帶通寬度為
Δ/ =叢= 1.5625Δ/2。 1 0.6472另外一點需要說明的是，由于采用級聯(lián)合成的方法組成帶通，第四級帶通多普勒 波濾器由兩級低通濾波和兩級高通濾波組成，且兩級低通濾波的增益與兩級高通濾波的增 益相等。由前述可知，本方案的設(shè)計恰是此要求的最好選擇，可以保證合成后的帶通濾波器 的幅頻特性在通帶內(nèi)仍保持最大平坦。參見圖2，第一級和第二級雙T有源陷波濾波器組成為電阻R1串接電阻民后接 于第一運算放大器U4A的同相輸入端，電容C1串接電容C3，呈串接狀態(tài)的電容C1和電容C3 與呈串接狀態(tài)的電阻R1和電阻R2并聯(lián)，第一運算放大器U4A的反相輸入端接自身的輸出 端，電容C2 —端接于電阻R1的電阻R3的結(jié)點，電容C2另一端接于第二運算放大器TOC的輸 出端，電阻R2 —端接于電容C1和電容C3的結(jié)點，電阻R2另一端接于電容C2另一端，第二運 算放大器TOC的反相輸入端連接自身的輸出端，第二運算放大器TOC的同相輸入端接于電 位器W的滑動端，電位器W的一端接于第一運算放大器U4A的輸出端，電位器W的另一端接 地；所述有源電感型陷波波濾器的電路組成為電阻R11另一端接于第三運算放大器 U4C的反相輸入端，第三運算放大器U4C的輸出端連接自身的反相輸入端，電阻R31 —端接于 電阻R11 —端，電阻R31另一端接于第三運算放大器U4C的同相輸入端，電容C11 一端接于電 阻R31另一端，電容C11另一端接于第四運算放大器U4D的同相輸入端，第四運算放大器U4D
9的反相輸入端接于自身的輸出端，電阻R51串接電阻R41后接于第四運算放大器U4D的同相 輸入端，電容C21 —端接于電阻R51和電阻R41的結(jié)點，電容C21另一端接于第四運算放大器 U4D的輸出端；上述第一級和第二級中，R1 = R3 = 2R2 彡 IOORkjC1 =C3 = ^r 'C2 = 2C”
/o =^-^(C,+C2)/ClC2CiRxR3 ； Ζπ
D1上述第三級中，R11 = R21 = R31 = 2Rk，R^ R5 = = R ,C^ = ^fRfC ‘
Qi=-/ο = 27rR)CuCn，δ=告，其中，Rk ^ff^iJi_皮
頻率，Af為波濾器的頻帶寬度。圖1中，部件4是雷達和通信系統(tǒng)中常用的靜噪電路，如圖3所示，用以抑制包括 自噪音在內(nèi)的信號波形底部附近的噪音，對降低系統(tǒng)虛警概率有良好的作用。圖1中，部件5是電平調(diào)整電路，使其輸出信號的直流電平能與后續(xù)A/D變換所要 求的直流電平一致。圖1中，部件6是本車速度信號變換電路。其功能是將從本車獲取的速度信號變 換成便于處理的信號。本專利產(chǎn)品中，采用LM2917(頻-壓轉(zhuǎn)換器)將脈沖車速信號變換 成相應(yīng)的信號，同時引入不同車型相應(yīng)的車輪大小的編碼信息。圖1中，部件7是A/D變換器。本方案采用TLC5510，為TI公司生產(chǎn)的8位20MHz 高速A/D變換器。分別將接收的多普勒信號和車速信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由后續(xù)的高速數(shù) 字信號處理器TMS320VC5402完成一切運算和處理。圖1中，部件8、9、10、11示出，由CPLD (FPGA)和DSP緊密相連，協(xié)同完成系統(tǒng)性能 要求的一切功能。首先，由CPLD(FPGA)產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換，DSP中斷，DSP時鐘等等一切所需的 控制信號，DSP則完成一切復(fù)雜運算和統(tǒng)計判決，電路結(jié)構(gòu)如圖4所示。為了降低成本和減小體積，本專利雷達放棄測距，而改以用本車前進速度和本車 與目標(biāo)之間的相對速度，并判定二者之間是逼近或遠去，以及前方正面來車的情況(后一 種情況在高速路上不會出現(xiàn))，然后根據(jù)危險程度，調(diào)整判決門限(自適應(yīng)門限)，并為進一 步減低虛警概率，采用了卓有成效的穩(wěn)健(Robust)檢測方案。根據(jù)本專利雷達的總體設(shè)計，我們每秒探測的目標(biāo)20 30次，使得信號處理時間 應(yīng)有30 50ms，可以完成十分復(fù)雜的運算和處理算法。圖5所示的第一步完成對A/D變換 后的原始數(shù)據(jù)完成時域濾波，主要是對數(shù)據(jù)中的奇異值(outliers)予以修正，并完成FIR 濾波。第二步是對數(shù)據(jù)進行頻域變換，作快速傅里葉變換(FFT)，以利于第三步的頻域濾波。 事實證明，這對降低虛警概率，提高目標(biāo)的正確探測概率都有很好的作用。如前所述，在這一部分軟件中，我們引入本車速度，并對具體所使用的振蕩源頻率 f0進行多普勒頻率補償，然后利用二者對目標(biāo)的危險度進行評價，并自適應(yīng)地修正判決門 限，再利用Robust統(tǒng)計檢測的理論，最終做出判決，給出警示信號及相應(yīng)的控制信號。如是 完成一次檢測后返回，并對重新采樣的數(shù)據(jù)做下一次的處理和探測。
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權(quán)利要求一種汽車防撞警示雷達，包括信號變換電路接收本車速度信號，并將車速信號變換后輸出；多普勒信號采集系統(tǒng)由天線、低噪音視頻信號處理單元，多普勒濾波單元以及抗干擾靜噪電路順次級聯(lián)組成；電平調(diào)整電路接收信號變換電路輸出的車速信號以及接收多普勒信號采集系統(tǒng)輸出的多普勒信號；A/D轉(zhuǎn)換器與電平調(diào)整電路連接，將接收的車速信號和多普勒信號進A/D變換后，輸出至可編程邏輯控制器FPGA；可編程邏輯控制器FPGA與A/D轉(zhuǎn)換器連接；數(shù)字信號處理器DSP分別與可編程邏輯控制器FPGA和警示控制裝置連接；其特征是，所述天線采用一體化收發(fā)天線，其結(jié)構(gòu)為矩形波導(dǎo)的側(cè)面上開有若干個斜槽，相鄰兩斜槽的斜角相反、且對稱設(shè)置，相鄰兩斜槽之間的距離為矩形波導(dǎo)左、右分別兩端設(shè)有短路活塞(3、4)，矩形波導(dǎo)上最左一個斜槽和最右一個斜槽分別到矩形波導(dǎo)左端短路活塞(3)和右端短路活塞(4)的距離均為微波固體源振蕩器(1)和混頻器(2)直接置于矩形波導(dǎo)內(nèi)；上述λg為矩形波導(dǎo)對應(yīng)的微波波長。FSA00000136849400011.tif,FSA00000136849400012.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車防撞警示雷達，其特征是所述微波固體源振蕩器(1)采用GUNN氏振蕩器，該振蕩器離矩形波導(dǎo)左端的距離為i的整數(shù)倍；所述混頻器(2)離矩形4波導(dǎo)右端的距離為I的整數(shù)倍。 4
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述汽車防撞警示雷達，其特征是所述矩形波導(dǎo)上斜槽的個數(shù)為 10個、12個或14個。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述汽車防撞警示雷達，其特征是所述GUNN式振蕩器的振蕩源的 安裝方向垂直于水平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述汽車防撞警示雷達，其特征是所述低噪音視頻信號調(diào)理單元 采用低噪音寬頻帶放大器，該放大器的放大倍數(shù)在2000 4000范圍內(nèi)；所述混頻器(2)為 GaSa混頻器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述汽車防撞警示雷達，其特征是所述多普勒濾波單元組成為由 第一級雙T有源陷波濾波器、第二級雙T有源陷波濾器、第三級有源電感型陷波濾波器以及 第四級帶通多普勒濾波器順次級聯(lián)而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述汽車防撞警示雷達，其特征是所述第一級和第二級雙T有源 陷波濾波器組成為電阻R1串接電阻R3后接于第一運算放大器U4A的同相輸入端，電容C1 串接電容仏，呈串接狀態(tài)的電容C1和電容C3與呈串接狀態(tài)的電阻R1和電阻R2并聯(lián)，第一運 算放大器U4A的反相輸入端接自身的輸出端，電容C2—端接于電阻R1的電阻R3的結(jié)點，電 容C2另一端接于第二運算放大器U5C的輸出端，電阻R2 —端接于電容C1和電容C3的結(jié)點， 電阻R2另一端接于電容C2另一端，第二運算放大器TOC的反相輸入端連接自身的輸出端， 第二運算放大器TOC的同相輸入端接于電位器W的滑動端，電位器W的一端接于第一運算放大器U4A的輸出端，電位器W的另一端接地；所述有源電感型陷波波濾器的電路組成為電阻R11另一端接于第三運算放大器U4C的 反相輸入端，第三運算放大器U4C的輸出端連接自身的反相輸入端，電阻R31 —端接于電阻 R11 一端，電阻R31另一端接于第三運算放大器U4C的同相輸入端，電容C11 一端接于電阻R31 另一端，電容C11另一端接于第四運算放大器U4D的同相輸入端，第四運算放大器U4D的反 相輸入端接于自身的輸出端，電阻R51串接電阻R41后接于第四運算放大器U4D的同相輸入 端，電容C21 —端接于電阻R51和電阻R41的結(jié)點，電容C21另一端接于第四運算放大器U4D的 輸出端；上述第一級和第二 級中，R1 = R3 = 2R2 彡 IOORk, C1 =C3 = \ , C2 = 2C1 f0-^(C1+C2)/C1C2C3R1R3 ； λη1^O上述第三級中，R11 = R21 = R31 = 2Rk，WI = ，C" = {27rfoRfCix A, = ^， r1Lfo = 2nR^cnc2X，g=#，其中，r^ ^it^-iJirtPi ；f0 Mimmm&mmmm,八f 為 波濾器的頻帶寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述汽車防撞警示雷達，其特征是所述第四級帶通多普勒波濾器 由兩級低通濾波和兩級高通濾波組成，且兩級低通濾波的增益與兩級高通濾波的增益相寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述汽車防撞警示雷達，其特征是所述信號變換電路采用集成塊 LM2917組成；所述A/D轉(zhuǎn)換器的型號為TI公司生產(chǎn)的TLC5510，數(shù)字信號處理器的型號為 TMS320VC5402。
專利摘要一種汽車防撞警示雷達，包括信號變換電路——接收本車速度信號，并將車速信號變換后輸出；多普勒信號采集系統(tǒng)——由天線、低噪音視頻信號處理單元、多普勒濾波單元以及抗干擾靜噪電路順次級聯(lián)組成；電平調(diào)整電路——接收信號變換電路輸出的本車速度信號以及接收多普勒信號采集系統(tǒng)輸出的多普勒信號；A/D轉(zhuǎn)換器——與電平調(diào)整電路連接，將接收的車速信號和多普勒信號進A/D變換后，輸出至可編程邏輯控制器FPGA；可編程邏輯控制器FPGA——與A/D轉(zhuǎn)換器連接；數(shù)字信號處理器DSP——分別與可編程邏輯控制器FPGA和警示控制裝置連接。本實用新型采用多普勒速度和本車速度構(gòu)成目標(biāo)危險度判別統(tǒng)計量，具有體積小、成本低的特點。
文檔編號G01S13/93GK201732163SQ20102020695
公開日2011年2月2日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者龍憲惠 申請人:四川海訊電子開發(fā)有限公司