基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 變道輔助系統(tǒng)也稱盲區(qū)監(jiān)測(cè)，作為一項(xiàng)汽車智能安全技術(shù)，能夠通過安裝的電子 控制系統(tǒng)，在左右兩個(gè)后視鏡內(nèi)或者其他地方提醒駕駛者后方安全范圍內(nèi)有無障礙物或來 車，從而消除視線盲區(qū)，提高行車安全。
[0003] 目前有代表性的變道輔助系統(tǒng)有以下三類：
[0004] -、奔馳新E級(jí)上的變道輔助設(shè)備。該裝置是通過汽車兩側(cè)安裝的傳感器探知兩側(cè) 后方是否有車輛，并將信息通過電腦系統(tǒng)控制，在左右兩個(gè)后視鏡內(nèi)或者其他地方提醒駕 駛者后方的來車。
[0005] 二、沃爾沃的變道輔助叫盲點(diǎn)信息系統(tǒng)。變道輔助系統(tǒng)采用外后視鏡根部的攝像 頭會(huì)對(duì)距離3米寬，9.5米長(zhǎng)的一個(gè)扇形盲區(qū)進(jìn)行25幀/秒的圖像監(jiān)控，如果有速度大于10公 里/小時(shí)，且與車輛本身速度差在20-70公里/小時(shí)之間的移動(dòng)物體(車輛或者行人)進(jìn)入該 盲區(qū)，系統(tǒng)對(duì)比每幀圖像，當(dāng)系統(tǒng)認(rèn)為目標(biāo)進(jìn)一步接近時(shí)，A柱上的警示燈就會(huì)亮起，防止出 現(xiàn)事故。
[0006] 三、奧迪的變道輔助叫側(cè)向輔助系統(tǒng)。這套系統(tǒng)會(huì)在車速超過60公里/小時(shí)介入， 依靠傳感器的幫助，奧迪側(cè)向輔助系統(tǒng)可以探測(cè)到側(cè)后方最遠(yuǎn)50米處的車輛，若此時(shí)變道 有潛在危險(xiǎn)，后視鏡上就會(huì)亮起警示燈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了對(duì)汽車行駛后方，毫米波雷達(dá)波束覆蓋范圍內(nèi)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)相對(duì)距離、相對(duì)速 度以及方向角的解算，本發(fā)明提出了一種基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理裝 置。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理裝置， 所述波形包括恒頻波CW和鋸齒波FMCW，所述裝置包括：
[0009] FFT計(jì)算模塊，對(duì)各段波形，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，進(jìn)行FFT計(jì)算；
[0010] 門限檢測(cè)模塊，將各段波形FFT變換后的復(fù)數(shù)模值做門限檢測(cè)，輸出過門限對(duì)應(yīng)的 復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的位置；
[0011] 多普勒頻率值計(jì)算模塊，計(jì)算得到恒頻段的多普勒頻率值；
[0012] 差頻頻率值計(jì)算模塊，計(jì)算得到鋸齒波段的差頻頻率值。
[0013] 進(jìn)一步的，所述裝置還包括：
[0014] 相對(duì)速度值計(jì)算模塊，計(jì)算相對(duì)速度值；
[0015] 相對(duì)距離值計(jì)算模塊，計(jì)算相對(duì)距離值。
[0016] 進(jìn)一步的，所述裝置還包括:方向角計(jì)算模塊，計(jì)算方向角。
[0017]進(jìn)一步的，F(xiàn)FT計(jì)算模塊，對(duì)通道1中的第一段恒頻波CW、第二段鋸齒波FMCW，A/D采 集到的IQ數(shù)據(jù)，選取各段線性度高的256點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行256點(diǎn)FFT，對(duì)通道2中的第一段恒 頻波CW，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，選取各段線性度高的256點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行256點(diǎn)FFT;
[0018] 進(jìn)一步的，門限檢測(cè)模塊進(jìn)行過門限檢測(cè)時(shí)，設(shè)通道1中，第一段恒頻波CW，過門限 點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為a，第二段鋸齒波FMCW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐 標(biāo)為b，設(shè)通道2中，第一段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為c;若過門限的 位置點(diǎn)等于1，則認(rèn)為其是直流分量，不作為目標(biāo)判定，直接剔除該位置點(diǎn)。
[0019] 進(jìn)一步的，多普勒頻率值計(jì)算模塊計(jì)算恒頻段的多普勒頻率值時(shí)，通道1中，第一 段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為a，根據(jù)如下規(guī)則，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多普 勒頻率為fd a，通道2中，第一段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為c，根據(jù)如 下規(guī)則，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多普勒頻率為fd。；
[0020] 該規(guī)則為，若點(diǎn)數(shù)為1 < X < 128,判斷目標(biāo)靠近，其對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的多普勒頻率
若點(diǎn)數(shù)為128<x < 256,判斷目標(biāo)遠(yuǎn)離，其對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的多普勒頻率
， 其中fs為采樣頻率。
[0021 ]進(jìn)一步的，差頻頻率值計(jì)算模塊計(jì)算鋸齒波段的差頻頻率值時(shí)，通道1中，第二段 鋸齒波FMCW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為b，根據(jù)如下規(guī)則，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的差頻 頻率值為f〇b;
[0022] 該規(guī)則為，若點(diǎn)數(shù)為1 < y < 128,其對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的差頻頻率值.
；若點(diǎn)數(shù)為 128<y < 256,其對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的差頻頻率值
，其中fs為采樣頻率。
[0023] 進(jìn)一步的，相對(duì)速度值計(jì)算模塊計(jì)算相對(duì)速度值時(shí)，根據(jù)得到的多普勒頻率值 fda，計(jì)算目標(biāo)的速度V，計(jì)算速度公式為
.，其中，c為光速，f為中心頻 率。
[0024] 進(jìn)一步的，相對(duì)距離值計(jì)算模塊計(jì)算相對(duì)距離值時(shí)，根據(jù)恒頻段計(jì)算得到的多普 勒頻率值fda，以及鋸齒波段得到的差頻頻率值f 〇b，計(jì)算目標(biāo)的距離R，計(jì)算距離公式為
，其中，T為每一段波形的作用時(shí)間，B為調(diào)頻帶寬，fd為多普勒頻率值，fo為 差頻頻率值。
[0025] 進(jìn)一步的，方向角計(jì)算模塊計(jì)算方向角時(shí)，通道1中，第一段恒頻波CW過門限點(diǎn)的 位置a，根據(jù)如下計(jì)算方法計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的相位值，得到相位矩陣為也，通道2中，第一段恒 頻波CW過門限點(diǎn)的位置b，根據(jù)如下計(jì)算方法計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的相位值，得到相位矩陣為也； 計(jì)算通道1的第一段恒頻波CW和通道2的第一段恒頻波CW1之間的相位差，根據(jù)計(jì)算公式
得到相位差矩陣為A t。；根據(jù)公式方位 角公式，
得到目標(biāo)的方向角，其中，d為天線間距，λ為波長(zhǎng)。
[0026]有益效果:本發(fā)明給出了一種基于恒頻波與鋸齒波組合波形實(shí)現(xiàn)汽車變道輔助系 統(tǒng)的信號(hào)處理方法，為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供一種對(duì)于波形設(shè)計(jì)以及目標(biāo)相關(guān)信息解算的新思 路;所述方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單目標(biāo)的相對(duì)距離以及相對(duì)速度的檢測(cè)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)方 向角的檢測(cè)功能。
【附圖說明】
[0027]圖1基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)信號(hào)處理流程圖；
[0028]圖2恒頻波CW與鋸齒波FMCW在一個(gè)掃頻周期內(nèi)的頻率變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例1: 一種基于組合波形的汽車變道輔助系統(tǒng)的信號(hào)處理裝置，所述波形包括 恒頻波CW和鋸齒波FMCW，本實(shí)施例給出了在中心頻率f為24.128GHz工作頻率下的具體波形 圖，第一段波形為恒頻波CW，工作頻率為24.128GHz，第二段波形為上升的鋸齒波FMCW，工作 頻率變化范圍為從24.128GHz變化到24.278GHz，帶寬為150MHz，每一段的周期T為5ms。恒頻 波CW與鋸齒波FMCW在一個(gè)掃頻周期范圍內(nèi)的頻率變化圖如圖1所示。
[0030] 本實(shí)施例所涉及的裝置，主要是對(duì)相對(duì)速度為80公里/小時(shí)，最大探測(cè)距離為50m， 最小探測(cè)距離為lm的相鄰車道上的目標(biāo)車輛進(jìn)行檢測(cè)跟蹤。根據(jù)探測(cè)到的目標(biāo)的相對(duì)速 度、相對(duì)距離以及方向角為變道提供警示依據(jù)等。
[0031] 所述裝置包括:FFT計(jì)算模塊，對(duì)各段波形，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)，進(jìn)行FFT計(jì)算;優(yōu) 選的，F(xiàn)FT計(jì)算模塊對(duì)通道1中的第一段恒頻波CW、第二段鋸齒波FMCW，A/D采集到的IQ數(shù)據(jù)， 選取各段線性度高的256點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行256點(diǎn)FFT，對(duì)通道2中的第一段恒頻波CW，A/D采 集到的IQ數(shù)據(jù)，選取各段線性度高的256點(diǎn)數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行256點(diǎn)FFT。其中，線性度高應(yīng)該用 指線性度好來表示會(huì)更好，線性度好意思就是采集的數(shù)據(jù)存在一定的線性關(guān)系，線性度不 好，就是該段的數(shù)據(jù)沒有呈現(xiàn)出一定的線性關(guān)系，表現(xiàn)出的是非線性關(guān)系等特點(diǎn)。為了更準(zhǔn) 確的分析數(shù)據(jù)，所以在采集到的數(shù)據(jù)中只選取呈現(xiàn)出線性關(guān)系的部分做FFT分析。
[0032] 門限檢測(cè)模塊，將各段波形FFT變換后的復(fù)數(shù)模值做門限檢測(cè)，輸出過門限對(duì)應(yīng)的 復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的位置;優(yōu)選的，門限檢測(cè)模塊進(jìn)行過門限檢測(cè)時(shí)，設(shè)通道1中，第一段恒 頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為a，第二段鋸齒波FMCW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模 值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為b，設(shè)通道2中，第一段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo) 為c;若過門限的位置點(diǎn)等于1，則認(rèn)為其是直流分量，不作為目標(biāo)判定，直接剔除該位置點(diǎn)。 [0033]多普勒頻率值計(jì)算模塊，計(jì)算得到恒頻段的多普勒頻率值;優(yōu)選的，多普勒頻率值 計(jì)算模塊計(jì)算恒頻段的多普勒頻率值時(shí)，通道1中，第一段恒頻波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值 最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為a，根據(jù)如下規(guī)則，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的多普勒頻率為fd a，通道2中，第一段恒頻 波CW，過門限點(diǎn)的復(fù)數(shù)模值最大的點(diǎn)的坐標(biāo)為c，根據(jù)如下規(guī)