步进调频连续波信号应用于毫米波汽车防撞雷达
车载毫米波雷达数据处理方法研究
车载毫米波雷达数据处理方法研究黄亚楠; 熊毅; 高森【期刊名称】《《科技视界》》【年(卷),期】2019(000)022【总页数】2页(P24-25)【关键词】车载; 毫米波雷达; 数据处理【作者】黄亚楠; 熊毅; 高森【作者单位】中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】U463.60 前言在如今的汽车行业中，车辆的驾驶安全性越来越受重视，主动安全产品越来越受到消费者的关注。
毫米波雷达相比于其他测量介质雷达具有工作频率高、波长短、天线尺寸小、探测距离远，运行可靠，测量性能受天气等外界因素的影响较小等优点，最适合应用于汽车防撞雷达产品。
1 毫米波雷达系统工作原理雷达系统通过辐射电磁波和接收物体反射电磁波对目标进行检测和定位，其工作过程主要为：雷达通过天线发射特定波形的电磁波，在有效辐射范围内被目标截获，目标反射电磁波到很多方向上，其中一部分能量返回至天线处被雷达接收，并通过放大，信号处理等过程最终计算出目标相对雷达的位置，移动速度，方位等信息[7]。
毫米波雷达，主要分为连续波雷达和脉冲雷达两种体制。
车载毫米波雷达以连续波雷达体制为主，主要工作模式为点频连续波（CW），频移键控连续波（FSK）及线性调频连续波（LFMCW）等[1]。
车载毫米波雷达系统包括射频前端，中频处理模块，雷达基带处理模块三个部分。
射频前端发射的调频连续波信号经过调制产生调频连续波射频信号，经过发射天线发射出去，发射信号遇到目标后被反射回来，反射信号经过接收天线进入混频器与本振信号进行差频后输出一个中频信号，中频信号经过滤波放大，再经过数模转换后，将中频数字信号送给基带信号处理电路，经过数字信号处理后得出中频信息，进而根据理论公式计算出目标距离，得出距离、速度信息，实现目标识别、跟踪等。
车载毫米波雷达工作频率主要为24GHz 和77GHz，由于77GHz 雷达具有更远的探测距离和更好的分辨率，所以目前更多厂商主推77GHz 雷达。
连续波雷达的应用
目标距离。通常采用的调制信号为三角波或锯齿波。发射信号与回波信号的形状相同，只是
在时间上有一个时间延迟△ｔ，△ｔ与目标距离Ｒ的关系可以表示为：
△仁２Ｒ／ｃ
（２）
其中Ｃ为光速。发射信号与反射信号的频率差即为混频输出后的中频信号频率ＩＦ。
，
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１Ｆ
（ｂ） Ｏ
：２００５‘全国微渡毫米波会议论文集
Ｉ¨卜幽（ａ）（ｂ）可咀根据简单的几何关系得到表达式
【４］Ｐｏｌｌｍａｎｎ，Ｈ；Ｅｎｇｅｌｍａｎｎ，Ｒ。；Ｆｒｅｙ，Ｗ．；Ｂｏｓｃｈ，Ｂ．Ｇ， “Ｌｏａｄ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ
Ｇｕｎｎ—Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｌ－Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ” ＭＴＴ Ｎｏｖ １９７０
［５］Ｏｕｐｔａ，ｍ．一Ｓ：Ｌｏｍａｘ，Ｒ，５．：Ｈａｄｄａｄ，Ｇ．Ｉ．．“Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｕｓ ｉｎ Ｓｅｌｆ－Ｍｉｘｉｎｇ ＩＭＰＡＴＴ－Ｄｉｏｄｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｓｈｏｒｔ－Ｒａｎｇｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ ＲＡＤＡＲ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”ＭＴＴ Ｊａｎ １９７４
采用单片机构建实时闭环线性校正系统对vco进行线性度的闭环校正可以达到很高的精度线性度可以达到o003o0114结构相对复采用lfmcw雷达机制的实现方式可以分为直接对vco的输出进行线性调制15和对较低频率的vo进行线性调制后与一个较高频率的信号混频后作为发射信号的方式16
２００５’全国微波毫米波会议论文集
ＬＦＭＣＷ雷达的＿＿｜：＝作原理和实际应用
１：工作原理
简单的连续波雷达不能够测最距离，对连续波进行调制可以实现这一目的。采用最』１泛
的技术是对载波进行频率调制。
ＬＦＭＣＷ雷达的发射信号在每个调频周期内是线性变化，调频周期远远大于最大作用距
车载防撞雷达研究与设计
车载防撞雷达研究与设计作者：李海涛田宇航任震赵静来源：《电子技术与软件工程》2018年第19期摘要车载防撞雷达作为汽车主动安全的核心，可有效降低事故发生概率。
本文设计并实现了一个车载防撞雷达系统，并提出一种新的目标探测算法，通过测试实验，该系统达到了预期设计指标。
【关键词】防撞雷达多目标配对 DSP LFMCW雷达车载防撞雷达是主动式安全技术的核心部件，其可以对目标实现自主检测，同时判断是否报警等功能。
本文围绕车载防撞雷达系统展开了研究，分析其基本工作原理，搭建车载防撞雷达硬件平台，研究雷达系统的目标探测算法，实现汽车防撞雷达的测速和测距功能。
1 车载防撞雷达的基本原理车载防撞雷达目的是获取目标的距离速度信息，根据策略采取有效措施并主动报警。
1.1 车载防撞雷达测距测速原理线性调频连续波（LFMCW）雷达调制方式简单，具有优良测距能力并且功率小，是车载防撞雷达最常用的一种方式，因此采用LFMCW作为本文车载防撞雷达系统的工作体制。
LFMCW体制雷达的工作原理是将信号的频率按照一定的线性斜率进行调制并发射，利用回波的时延来解算目标的信息。
当目标运动时，目标会和雷达产生相对速度（具有多普勒频移），但存在距离速度耦合，LFMCW通过采用不同斜率的调制波来去除耦合效应，从而完成对距离和速度的解算。
1.2 车载防撞雷达的总体设计要求道路环境的复杂决定了雷达系统应能够快速并且能够精准的探测本车周围目标。
根据使用要求，对车载防撞雷达系统提出以下总体指标要求：中心载频（f）：24.125GHz波长（λ）：12.4mm扫频带宽（B）：250MHz距离分辨率（△R）：<1m速度分辨率（△v）：<1m/s水平波束宽度：≥15°测距范围：1m-50m最大可测速度：30m/s更新时间：≤40ms2 车载防撞雷达硬件系统的设计2.1 雷达系统的整体结构方案车载防撞雷达系统的整体结构方案见图1所示，系统以常见的LFMCW雷达系统为基础，主要是由收发天线、射频前端、中频信号调理模块、信号处理模块、调制波发生器组成。
24GHz汽车毫米波雷达实验报告
24GHz汽车毫米波雷达实验报告是德科技射频应用工程师王创业1. 前言汽车毫米波雷达越来越多的被应用在汽车上面，主要作为近距离和远距离探测，起到防撞、辅助变道、盲点检测等作用。
随着器件工艺和微波技术的发展，毫米波雷达产品越来越小。
俗话说：“麻雀虽小，五脏俱全”，同样汽车毫米波雷达作为典型的雷达产品，也包含收发天线、发射部分、接收部分、DSP部分。
典型原理框图如图1所示。
汽车毫米波雷达的性能指标主要体现在测速精度、定位精度、距离分辨率、多目标识别等方面，要实现这些性能和功能，首先要做好整体系统的设计和仿真，其次对于各功能部分的性能指标要严格把控测试，最后要在实际现场环境完成测试考核。
汽车毫米波雷达体制上面主要有线性调频连续波FMCW体制雷达、频移键控FSK体制雷达、步进调频连续SFCW体制雷达。
不同体制雷达在产品实现复杂程度和应用上都是有区别的。
FMCW体制雷达可以同时探测到运动目标和静止目标，但是不可以同时探测多个运动目标。
电路需要比较大的带宽。
FSK体制雷达，可以同时探测并且正确区分开来多个运动目标，但是不可以正确测量静止目标。
电路带宽比窄，系统响应捕获比较慢，成本比FMCW体制要低很多。
SFCW体制雷达，可以同时探测多个静止和运动的目标，并且将各个目标正确区分开来。
SFCW体制雷达具有更为复杂的调制波形，信号处理也更为复杂，产品实现成本高。
2.实验目的在汽车毫米波雷达系统研制过程中，经常会碰到各式各样的问题，譬如系统波形的选择和设计、系统链路的设计、信号处理算法的选择、微波电路的设计调试、天线的设计。
主要的问题主要体现在系统方案、处理算法模拟、微波电路指标调试及对系统性能的影响上。
典型的例子，在FMCW雷达系统，雷达探测距离分辨率不仅与信号的调制带宽有关，还与FMCW调制的线性度有关。
利用是德科技平台化解决方案，即软件+硬件+工程师，可以很容易的实现雷达系统设计仿真、处理算法验证、微波电路设计测试、天线设计测试。
汽车防碰撞系统研究文献综述
汽车防碰撞系统研究文献综述1.引言汽车碰撞有汽车碰撞到固定的物体或与行驶中的汽车相撞两种类型。
为了防止汽车在行驶中，特别在高速行驶时发生碰撞，一些现代汽车已装备了自动控制防碰撞系统，这是一种主动安全系统。
汽车行驶时，防碰撞系统处于监测状态，当汽车接近前车车尾或超越前车时，该系统将发出警告信号。
在发出警告后，如果驾驶员没有采取减速制动措施，该系统便启动紧急制动装置，以避免发生碰撞事故。
2.概述防碰撞控制系统装有测距传感器，它们利用激光、超声波或红外线，测得汽车与障碍物间的距离，这个距离信号，加上车速传感器和车轮转角传感器的信号送入电子控制器，通过计算求出行驶汽车与前方物体的实际距离以及相互接近的相对速度，并向驾驶员发出预告信号或显示前方物体的距离。
当将要碰撞时，控制器向制动装置和节气门控制电路发出控制指令，使汽车发动机降速并及时制动，从而有效地避免碰撞。
3.测距传感器（1）防碰撞传感器① CCD照相机CCD（电荷耦合器件）摄像元件可以读取受光元件接收的光通量放出的电流值，并作为图像信号输出。
在夜间，由于照相机处于低照度的环境，只有在汽车前、后照灯打开时才能确认障碍物。
汽车装设的CCD照相机如上图所示，当点火开关接通时，变速器换档杆换到前进档或倒档，多功能显示板上就能显示出车辆前方或后方的图像。
② 激光雷达激光雷达是从激光发送至被测物体，然后反射回来被接收，其间的时间差即用来计算至障碍物的距离。
早期的车用激光雷达都是发送多股激光光束，并依靠前车反射镜的反射时间来测定距离。
现代汽车除了测定前方车的距离外还要对前方多辆车的位置进行辨识，因而开始采用扫描式激光雷达。
根据物体的反射特性，激光的反射光亮变化很大，因此可能检测出的距离也是变化的。
由于车辆后部的反射镜等容易反射，故可以检测出稳定的较长距离。
有少许凹凸的铁板等因不能得到充足的反射光量，故测出的距离较短。
另外，在检测侧面方向及后方的障碍物时，与检测前方障碍物的情况不同，如果障碍物上没有反射镜，那么由于各种障碍物的反射特性变化很大，故可能稳定测出的距离 变短。
车载毫米波雷达技术及测试方法
3
FMCW 雷达工作原理
FMCW 雷达系统主要由
环形器、震荡源、调制器、信号
处理器和天线等部分组成。典
型接口结构如图 1 所示。
发射机首先生成高频的连
续波，其频率随时间做线性变
化，无线电波经过传播首先到
达目标，然后返回接收天线。
雷达接收的目标回波与发射机
直接耦合来的信号通过混频器
叠加。由于无线电波在传播过
2.1 国际车载雷达研究发展及现状
随着汽车主动安全概念的不断发展，欧洲首先展
开广泛研究。德国 Telefunken 公司联合博世早在 1973
日本在汽车防撞和主动安全方面的研究工作开展
的也比较早。本田公司采用扇形扫描雷达传感器，实
现对整个区域覆盖式扫描，使车辆即便在弯道状态下，
也可以检测前后车辆或障碍物的相对距离。
□TELECOMMUNICATIONS NETWORK TECHNOLOGY No.6
NETWORK TECHNOLOGY
使当时巴士的事故发生率降低了 25%，从而显著减少
化，因此在混频器的输出端会出现差频信号。该差频
了 交 通 事 故 。 目 前 ，该 系 统 仍 在 广 泛 应 用 ，工 作 于
上，
表 1 为国际上典型的汽车防撞雷达性能参数。
将（公式 1）、
（公式 2）带入得到：
表 1 典型汽车防撞雷达性能参数表
（公式 3）
对于车载雷达系统，仅考虑其在
一个信号周期内的探测情况，因此对
于平均差额值，
可得：
（公式 4）
但在实际工程中，为保证测量准
确 性 ，应 采 用 单 值 测 距 ，即 需 满 足
网
络
技
77GHz汽车雷达方案及集成芯片对比分析
77GHz汽车雷达方案及集成芯片对比分析汪子煜;何少斌;褚永强;朱子甲;韩芳菲【摘要】文章对77GHz和24GHz汽车雷达的硬件架构、芯片研发难度等角度进行对比分析,对雷达主要实现的功能推测防撞雷达未来的发展方向.对国内外主流汽车雷达厂商的芯片布置方案进行了归纳区分,通过对雷达防撞系统的原理的说明,对各种类型的雷达布置方案从集成度、成本、研发周期、研发难度、市场供应等角度进行了详细的对比分析.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P120-123)【关键词】77GHz;车载雷达;雷达芯片【作者】汪子煜;何少斌;褚永强;朱子甲;韩芳菲【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,汽车智能网联技术安徽省重点实验室,安徽合肥 230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,汽车智能网联技术安徽省重点实验室,安徽合肥 230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,汽车智能网联技术安徽省重点实验室,安徽合肥 230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,汽车智能网联技术安徽省重点实验室,安徽合肥 230601;安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,汽车智能网联技术安徽省重点实验室,安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U463.7前言由于世界各国的汽车安全标准、汽车电子化水平不断提高以及人们对驾驶安全需求不断增长，具备主动安全技术的ADAS系统呈现快速发展的势头。
传感器技术是汽车电子的关键核心技术之一，各种传感器技术的创新发展为主动安全提供了技术可行性，汽车微波/毫米波雷达传感器正是实现该功能的核心部件之一。
微波/毫米波雷达是利用目标对电磁波反射来发现目标并测定其位置的。
毫米波频率高、波长短，一方面可缩小从天线辐射的电磁波射束角幅度，从而减少由于不需要的反射所引起的误动作和干扰，另一方面由于多普勒频移大，相对速度的测量精度高。
在汽车主动安全领域，汽车微波/毫米波雷达传感器因为能够全天候工作，不受光线、雾霾、沙尘暴等恶劣天气的影响，已成为业界公认的主流选择，拥有巨大的市场需求，因而也是汽车电子厂商当前的主要研发方向。
毫米波雷达汽车盲区监测系统波形选择
毫米波雷达汽车盲区监测系统波形选择发布时间：2021-12-31T02:15:00.448Z 来源：《科学与技术》2021年第22期作者：熊递恩[导读] 为了提高毫米波盲区监测系统性能，选择一种适合雷达盲区监测系统的体制，文章提出一种多频移键控调制方式。
熊递恩重庆机电职业技术大学，重庆400054 摘要：为了提高毫米波盲区监测系统性能，选择一种适合雷达盲区监测系统的体制，文章提出一种多频移键控调制方式。
首先，分析其测速测距原理以及频域特性。
然后借助MATLAB软件，根据模糊函数图，与常规线性调频连续波进行对比，仿真结果显示，多频移键控调制波形具有更高的距离和速度分辨能力，而且能够解决线性调制频谱匹配问题，同时满足测量多目标、无虚假目标。
最后实验室测试以及室外实时路测，采集数据分析，实现目标距离的测量在2m至60m范围内测量，其误差在1m以内，误报率为2.436%，漏警率为2.79%，系统平均误差为4.904%，并且可同时探测多个目标。
关键词：汽车盲区监测；多频移键控调制；模糊函数中图分类号：TN958 文献标志码：A 1 引言近年来，我国汽车保有量逐渐上升，交通事故的死亡人数逐年增加[1]。
奔驰汽车公司对各类交通事故的研究表明：若驾驶员能够提早1s意识到事故危险并采取相应的正确措施，则绝大多数的交通事故都可以避免，因此汽车防撞雷达系统运用而生[2]。
美、日、德、瑞典等国对汽车防撞雷达技术研究较早，已有产品部分产品已安装在高档车辆上。
国内对汽车雷达的研究起步较晚[3]，主要有微系统研究所、各汽车公司、高校和部分创新性企业等机构。
毫米波传感器因受天气影响小，精准度高，抗干扰能力强、探测距离远，穿透能力强等优势被广泛应用在车载雷达上[4-5]。
道路是一个复杂环境，需要设计一种具有较好的距离分辨率和速度分辨率的汽车防撞雷达的波形。
线性调频波（LFMCW）调制具有计算简单，分辨率较好的优点，但是在多目标的情况下，会出现虚假目标[6-8]；变周期锯齿波的调制具有简单地目标匹配算法，但是采用最小耦合距离差的匹配方法可能导致多普勒频移大的目标丢失和虚假目标的产生[9]；自适应波束控制的相控雷达，提高系统的测量范围和精度，但复杂的硬件系统和高昂的成本使其应用受限[10]；多进制数字频率调制（MFSK）结合了频移键控（FSK）与LFMCW的优点，MFSK 既解决LFMCW频谱匹配的麻烦，降低恒虚报警率，又解决FSK无法区分同速目标的困难。
FPGA的车载防撞雷达系统的设计与实现
调频连续波雷达及其在汽车防撞系统中的应用
０ 引言
在 我 国汽车数 量 逐 年增 加 ， 路 交通 安 全 问题 公
用 。汽车 防撞 雷达 按照 安装位 置 的不 同和需要 防护 避让 的 目标 不 同可 以分 为前 向雷达 、 倒车雷 达 、 向 侧
日益突 出 的情 况下 ， 切 需要 找 到一 种合 适 的汽 车 迫 主动 防撞 装置 ， 来 确保 行 车 安 全 。公路 交 通 汽 车 用 事故分 析表 明 ：０ 以 上 的车 祸是 由于 司 机反 应 不 ８％ 及时 或判 断失误造 成 的 ； 别 是 在汽 车 高 速行 驶 的 特 情况下 ， 方 目标 的正确 识别 至关重 要 ， 果 司机 能 前 如
提早 ０ ５秒 钟意识 到危 险并 采 取 措 施 ， 避免 迎 面 ． 可 碰撞事 故 ３ ％ ， ０ 追尾 事 故 ５ ％ ， 提早 １ 钟 采 取 ０ 若 秒
雷达 。汽车 主动 防撞 雷 达 主要 是 指 前 向雷 达 ， 具 它
有测 速 、 测距 以及 测角 的功能 ， 时具 有判 断 目标 车 同
ａ ｏ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ｍ ｓｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｖ ｉａ ｃ ｙｔ ｉ ｎｒ ｕ ｅ ． ｅ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｔ ｉ ｓ ｆｔ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｌ ａ ％ ａｅｙ；ａ ｔ ｃ ｌ ｓｏ ａ ａ ；Ｆ ｎ ｉ ｏｌ ｉｎ ｒ ｄ ｒ ＭＣ ；ｓ ｎ ｒ ｃ ｓｉ ｇ — ｉ Ｗ ｉ ａ ｐｏ ｅ ｓ ｇｌ ｎ
１ １ 脉 冲雷达 ．
措施则 绝 大 多数 事 故 可 避 免 Ｊ 。为 了最 大 限度 地 减少 汽车交 通事 故 ， 内外 已经 开始 对 毫 米 波雷 达 国 防撞 系统 进行 了研 究 ， 这是 因为 毫 米波 的特 性保 证
后 简单介 绍 了该 种 雷达在 国 内外 的发展 状况 以及在 汽车 防撞 系统 中的应 用。 关键 词 ：交 通安 全 ；防撞 雷达 ；调 频连续 波 ；信号处 理
fmcw毫米波雷达原理
fmcw毫米波雷达原理FMCW毫米波雷达原理一、简介FMCW毫米波雷达是一种基于频率调制连续波的雷达技术，其原理是通过改变发射信号的频率，使得回波信号与发射信号产生频率差，从而实现距离测量。
该技术被广泛应用于汽车安全、工业检测、航空导航等领域。
二、FMCW毫米波雷达的组成1. 发射器：发射器产生高频连续波信号，并将其发送到天线。
2. 天线：天线将发射信号辐射出去，并接收回波信号。
3. 混频器：混频器接收回波信号和本振信号，并输出中频信号。
4. 带通滤波器：带通滤波器对中频信号进行滤波处理，以去除杂散噪声。
5. 放大器：放大器对滤波后的中频信号进行放大处理，以增强回波信号的强度。
6. 鉴相器：鉴相器对放大后的中频信号进行相位检测，以获取目标物体与雷达之间的距离信息。
7. 微处理器：微处理器对鉴相器输出的距离信息进行处理，以实现目标物体的定位和距离测量。
三、FMCW毫米波雷达的工作原理1. 发射信号频率调制FMCW毫米波雷达通过改变发射信号的频率，使得回波信号与发射信号产生频率差。
具体来说，发射器产生一段带宽为B的连续波信号，并将其发送到天线。
在发射过程中，发射器会对连续波信号进行频率调制，即将其频率从f1变化到f2。
这种频率调制方式被称为“线性调频”。
2. 回波信号接收天线将发射信号辐射出去，并接收回波信号。
当回波信号经过目标物体反射后返回到雷达时，它会与发射信号产生干涉。
由于目标物体与雷达之间存在一定的距离差异，因此回波信号与发射信号之间会产生一定的相位差。
3. 混频器处理混频器接收回波信号和本振信号，并输出中频信号。
其中本振信号是一个稳定的高频正弦波，用于将回波信号转换为中频信号。
混频器的输出信号包含了回波信号与本振信号之间的频率差，即相位差。
4. 带通滤波器处理带通滤波器对中频信号进行滤波处理，以去除杂散噪声。
由于FMCW 毫米波雷达的发射信号具有一定的带宽，因此回波信号也会包含一定的杂散噪声。
DSP在毫米波汽车防撞雷达系统中的应用
ＨＵＡＮＧ ｎ ｇ ｏ Ｗ Ｕ ｉｑ ｎ ＸＵ ｎ ｈ ｉ Ｙａ － ｕ ， Ｃｕ － ｉ ， Ｌｕ — ｕ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｉａ ＆ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｊａ ｇ ｉ ｉｅ ｓ ｙ ｏ ｃｅ ｃ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｌｃｒ ａ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ， ｉｎ ｘ ｖ ｒ ｉ ｆ ｉｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎ ｈ ｕ３ １ ０ ， ｈ ｎ ） ｉ ｎ Ｕｎ ｔ Ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｇａ ｚ ｏ ４ ０ ０ Ｃ ｉ ａ
基于毫米波雷达的汽车主动巡航控制系统与防撞预警系统
连续波（ＬＦＭＣＷ）体制，连续波调频体制与脉冲雷达相比有
许多明显的优越性：
①可测量短距离，且能获得较高的测距精度和距离分
辨率。
②雷达接收机的带宽较窄，因此抗各种杂波干扰和噪
ＡＣＣ和ＣＷＳ的关键技术
作为应用于自动巡航系统和防撞预警系统的毫米波汽车
雷达，目前适用的主要有脉冲体制雷达、调频连续波（ＦＭ— ＣＷ）雷达两种雷达体制。脉冲体制的雷达应用于汽车，由于 测量距离很短，需要的发射脉冲非常窄，这将导致信号产生
的工作频段既要满足无线电频率管理，又不能与已用的某些
１０４４
ＳＡＥ—Ｃ２００７Ｅ６１６
道路情况相对比较简单的高速公路行车环境为例分析。当汽 车行驶在高速公路上时，公路上一般有左中右三条行车道，
道路本身可以是平直的，也可能存在转弯和上下斜坡，在高
以及系统工程化实现所面临的关键技术作了简单介绍。
速公路的两侧存在有安全护栏、树木、标识牌等物体。车辆
参考文献
Ｗａｉｔｅｒ Ｎａｇｙ，Ｊｏｓｅｐｈ Ｗｉｌｈｅｌｍ，ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ
Ｃｒｕｉｓｅ
Ｃｏｎｔｒｏｌ，ＡＣＣ）系统是利用雷达系统探测周围信息，
并自行调节自车的行驶速度，从而实现以设定速度行驶的一 种电子控制装置。与前导车辆保持一定的距离，并自动跟 进。汽车在高速公路上长时间行驶时，打开该系统的自动操 纵开关后，恒速行驶装置将根据行车阻力自动增减节气门开 度，使汽车行驶速度保持一定，省去了驾驶员频繁地踩加速 踏板的动作，在汽车行驶时驾驶员只要把住转向盘即可，可 以减轻驾驶员长途行驶的疲劳，也减少了交通事故的发生。 同时由于巡航系统自动维持车速，避免了不必要的加速踏板
汽车防撞雷达概述
２０ 年 第 １ 卷 第 １ 期 ０７ ７ ７
收稿 日期 ：０ ７ ０ — ６ ２０ — ３ ０
汽车防撞雷达概谴
任 亚欣
（ 西安电子工程研究所 ， 陕西西安 ， １１ ０ ７００ ）
摘 要： 介绍 了汽车防撞 雷达的工作原理 、 基本组 成 ， 总结 了国 内外在 该领域的发展情
况， 阐述 了汽车防撞 雷达今后 的发展趋 势。
达测距和夜间应用的红外测距等几种方 法。 其中雷达测距由于其 自身的
优势和特点逐渐成为汽车防撞的主流方式。
１ 工作 原 理
根 据测距 原理 不 同 ，毫 米波 雷达 测距 有 脉 冲雷达 和调 频 连续 波
（ ＭＣ ） Ｆ ｗ 雷达 两 种 。 １１ 脉 冲 雷 达 ．
测量 目标的距离是雷达 的基本任务之一 ， 无线电波在均匀介质 中以 固定 的速度直线传播（ 自由空间传播速率约等于光速 ｃ ３ ｌ ｒ ） 目 在 ＝ ｘ０ ｒ ｓ ， ｄ 标至雷达站 的距离可 以通过测 量电波往返一次所需 的时 间（ 也就是 回波 相对于发射信号 的延迟 ） 到 ， 得 因此 ， 目标距离测量就需要精确测定延 迟 时 间。脉冲雷达测距示意图见图 １ 。
关 键 词 ： 车 防 撞 雷 达 ； 频 连 续 波 雷 达 ； Ｃ；ＭＣ 汽 调 ＭＭＩ Ｆ Ｗ
中图分 类号 ：４ ７ Ｕ ６
文献标识码 ： Ａ
１ 调 频 连 续 波雷 达 、 ２
１ 、 信 号 波 形 ．１ ２
随着 我国高等级公路建设 和汽车工业 的不断发展ຫໍສະໝຸດ ， 汽车防撞雷达这 强。
卜 ＿
图 ３ 编码脉冲串波形示意图
１ ． 测 速测 距 原理 ．２ ２
ｔｚ ｌｓ ｔ
用于毫米波雷达频率源的四倍频器设计
用于毫米波雷达频率源的四倍频器设计
王梓任;杨煜;黄宇欣;沈啸伟;陈奇超;高海军
【期刊名称】《杭州电子科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(44)2
【摘要】基于SMIC 55 nm CMOS工艺,设计了一款面向毫米波FMCW雷达频率源的四倍频器。
该四倍频器由相同拓扑结构的二倍频级联构成,二倍频核心采用Push-Push结构实现,采用磁耦合谐振器(MCR)实现输入阻抗匹配,同时实现单端转差分和抑制谐波的功能;论文同时提出了一种谐波抑制结构,运用带通结构结合MCR完成级间匹配和输出功率匹配,满足抑制谐波和较高输出功率的要求。
设计结果表明,在60~64 GHz输出频率内,四倍频器饱和输出功率为2.2 dBm,谐波抑制度大于35 dBc,直流功耗59 mW。
该四倍频器在满足宽倍频器程的前提下,具有高谐波抑制度和高输出功率的特点,可用于毫米波雷达系统中的频率源产生电路。
【总页数】10页(P14-22)
【作者】王梓任;杨煜;黄宇欣;沈啸伟;陈奇超;高海军
【作者单位】杭州电子科技大学射频电路与系统教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN432;TN771
【相关文献】
1.毫米波脉间频率步进雷达波形参数优化设计
2.毫米波低相噪捷变频高分辨率雷达频率源设计
3.一种用于调频连续波雷达系统的频率源工程设计
4.宽频带毫米波有源倍频器设计
5.MUSIC法用于频率步进毫米波雷达目标回波信号分析
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一种汽车雷达信号的参数设计及系统仿真
的设计 ， 很大程度上就决定 了该雷达 的性能和实现 成本 ， 所以 ， 如何设计雷达波形 ，是汽车 防撞雷达
理论 研 究 中 的重 点 。
１ 步进 调频编码 信号 的提 出
针对汽车雷达 的特殊情况 ， 必须采用特殊 的波 形设计技术 ，一般可以考虑超短脉冲宽度 （０ ｓ １ｎ） 的经典脉冲波形和连续波发射波形两种情况ｕ。相
摘
要
步撞 雷达 。这种发射信 号具有 距 离高分辨 率和 良
好 的抗干扰 能力 ，但是 目标运 动的多普勒 效应 将使 目标距 离像产 生徙动 。根据 信 号处理原 理 ，提 出一种合 理的 速 度补偿方 式来保证 测量精度 ，从而达到 了汽车雷达 的要 求。 关键词 汽车雷达 ；步进 调频编码信 号；速度补偿
（ ｙＬ ｂ ｏ ａ ａ Ｓｇ ａ ｒｃ ｓ ｎ ， ｉ ｉ ｉ．Ｘｉａ １ ０ １ Ｃ ｉａ Ｋｅ ａ ． ｆ ｄ ｒ ｉｎ ｌ ｏ ｅ ｓ ｇ Ｘ ｄａ Ｕｎｖ ｎ７ ０ ７ ， ｈｎ ） Ｒ Ｐ ｉ ｎ ，
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｔ ｐ ｅ — Ｍ ｉ ｎ ｌｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｆ ｒ ｍｍ— ａ ｅ Ａｕ ｏ ｏ ｉ ｅ Ｃｏ ｌ ｉｎ ｒ ｄ ｒ ｔ ｈ ｓ ｈ ｇ ａ ｇ ｓｒ ｃ ｅ ｓｅ ｐ ｄ Ｆ ｓ ａ ａ ｅ ｕ ｅ ｏ ｇ Ｗ ｖ ｔ ｍ ｔ ｌ ｓｏ ａ ａ ．Ｉ ａ ｉ ｈ ｒ ｎ ｅ ｖ ｉ
ｒ ｓ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ｇ ｏ ｎ ｉｉ ｔｒ ｅ ｅ ｃ ａ ａ ｉ ｔ ． ｎ ｉ ｅ ｎ ｈ ｎ ｌ ｅ ｃ ｆｔ ｅ Ｄｏ ｐ ｅ ｆｅ ｔｏ ａ ｇ ｔｍｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｅ ｏ ｕ ｉ ｎ ｏ ｄ ａ ｔ— ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｃ ｐ ｂ ｌ ｙ Ｃｏ ｓ ｒ ｇ ｔ ｅ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ｐ ｌ ｒｅ ｆ ｃ ｎ ｔｒ ｅ ｔ ， ｈ ｏ ｎ ｉ ｄｉ ｏ
多斜率步进调频连续波信号在汽车防撞雷达中的应用
撞） 、侧视 防撞 （ 防超车 时 两车 相 撞 ） 后视 防 撞 （ 和 防倒 车 时 与 车后 障 碍 物 相撞 １ 侧 重 点 各异 的 等
功 能 ，无 疑 的 ，前 视 汽 车 防 撞 雷 达 （ ＡＲ Ｆ ｒ ｒ ｏ ｋｎ ｔｍｏ ｉｅＲａ ａ１的 研 发 具 有 首 ＦＬ ｏｗａｄＬ ｏ ｉｇＡｕ ｏ ｔ ｄ Ｉ ｖ 要 性 另 外 ．前 视 汽 车 防 撞 雷 达 的 功 能 也 有 高 低 之 分 ，低 级 阶 段 即 危 险 预 警 。高 级 阶段 即 所 谓 的 自 主 智 能 巡 航 控 制 （ ＣＣ， ｔ ｎ ｍｏ ｎ ｅｌ ｅ ｔＣｒ ｉｅ Ｃｏ ｔｏ ）． ＡＩ ＡＩ Ａｕ ｏ ｏ ｕｓＩ ｔｌ ｇ ｎ ｕ ｓ ｎ ｚ １ ｉ ＣＣ 的 基 本 思 想 是 ：雷
表 ｌ 雷达技术 间其 它技术 的性 能对 比表
应 用 技 术 超 声 波 红 外 激 光 视 频 雷 述
表 ２ 汽 车 防 擅雷 达 主 要 性 能 参 数 一 览 表
距 高 探 洲 能 力 目标 鉴 别 能 力 排 除 虚 警 能 力 温 度 稳 建 哇
黑 暗 穿 适 能 力
驾 驶 辅 助 控 制 装 置 应运 而 生 。
事 宾 上 ， 除 雷 达 外 ．诸 如 超 声 波 、红 外 、激 光 及 视 频 等 技 术 均 可 考 虑 用 于 汽 车 防 撞 但 综 台考 虑 而 言 ， 雷 达 技 术 最 为 适 合 ． 表 Ｉ列 出 了 雷 达 技 术 同 其 它 技 术 的 主 要 性 能 对 比 ， 表 ２为 笔 嚣 参 问 有 关 文 献 的 基 础 上 总 结 出 的 汽 车 防 撞 雷 达 的 一 些 主 要 工 作 参 数 ｊ 。
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Fig. 1 Wavef orm design of the transmission signal in one cycle
图 1 发射波形一个周期的示意图
Figure 2 shoWs the Wavef orm of the bursts that comprised segment A and segment B, Where Ap represents the amplitude of bursts. The advantages of this stepWise coded freguencies strategy are firstly, the simple digital generation of the modulation signal and secondly the reflected signals coming in are mixed With the constant freguency of the actually transmitted burst. At the end of each burst, When possible VCO or mixer transients are settled, the mixer output signals are sampled ( Fig. 3) . Thirdly, using this Wavef orm, We can easily calculate the range and velocity of every vehicle target in the front of the radar sensor. Furthermore, the step -by-step operation makes it easier to digitally calibrate the system. 1. 2 Signal processing
Z~ANG Jian-~ui LIU Guo-Sui GU ~ong SU Wei-Min
( RCEET of Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu 210094, China)
Abstract A stepped-FMCW radar Wavef orm applied f or mm-Wave automotive collision Warning radar systems Was proposed, Which is easy to be generated digitally and its signal processing reduced the reguirement of computational speed compared to conventional hgih-resolution radars. An error approach algorithm Was suggested f or multiple vehicle target detection and its usefulness in eliminating the false target by computer simulation Was confirmed. Key words stepped-FMCW, automotive radar , f alse alarm rate, target detection.
第 19 卷第 6期 2000 年 12 月
红外与毫米波学报
J. Infrared Millim. Waves
Vol. 19, No. 6 December , 2000
STEPPED-FMCW WAVEFORM APPLIED FOR MM-WAVE AUTOMOTIVE COLLISION
WARNING RADAR
步进调频连续波信号应用于毫米波汽车防撞雷达
张建辉 刘国岁 顾 红 苏卫民
( 南京理工大学电子工程技术研究中心, 江苏, 南京, 210094)
摘要 概述了工作在毫米波段的汽车防撞雷达的有关情况, 针对虚警问题, 提出了一种新的雷达发射信号体制, 即 变斜率步进调频三角形连续波信号, 分析了该波形的特性, 给出了其相应的信号处理, 并提出了一种用于多目标环 境中的目标检测算法. 分析和仿真结果表明, 新的信号体制具有良好的距离和相对速度分辨率, 且易于产生和处理, 同时其相应的多目标检测算法能够有效地去除虚警. 关键词 步进调频连续波, 汽车雷达, 虚警率, 目标检测.
In t r odu ct ion
From a relative vieW point, road traf f ic is one of the dangerous means of transportation. Statistic of accidents shoWs that more than half of all collisions are rear -end collisions[1]. So it is believed by people that a system capable of alerting a driver in a timely fashion to the existing of an impending collision Would have the potentiality of drastically reducing accident seriousness as Well as freguency. With those systems the car driver s stress Will be reduced and car driving Will be more relaxing and comfortable. ~igh resolution radars operating on millimeter -Wave band are the ideal sensors f or these systems. [2, 3]
1 Wavef orm and Signal Processing
1. 1 Wavef orm def inition Radar detection basically depends on the
transmission signal Wavef orm. In Fig. 1 a neW Wavef orm ( stepped-FMCW ) applied f or FLAR or AICC is shoWn. It includes three slope pairs and can be divided into six segments, A-F, in one cycle. Segments A, C and E correspond to the classic upchirp, and B, D, F, doWnchirp, Where fc is the carrier freguency. ~oWever, the freguency is not tuned continuously. Every segment comprises N steps of short bursts and the duration of each burst is Tp, each of them having a constant f regu ency. In addition, the freguency spacing AF for each slope pair ( A, B) , ( C, D) , and ( E, F) is dif f erent.
When the signal of segment A is transmitted, the received signal from a target is homodynely detected into a train of base-band pulses and then I-O sampled at a rate of Pulse-Repetition Interval ( PRI) Tp. Then the sample at the z-th ( i = O, 1, 2, . . . , N-1) freguency step is given by
稿件收到日期 2000-01-24, 修改稿收到日期 2000-03-27
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f alse alarm rate puts tough demands on radar sensor , so f or Whether FLAR or AICC systems, the predominant task is to design a radar system With small f alse-to-real hazard detection ratio. People have realized, to get loW false alarm rates, radar system must be able to measure the three parameters of the target simultaneously, they are range, velocity and azimuth angle. Each of these parameters can be obtained by many different means based upon the transmit Waveform and antenna selected.
In this paper, a complex Waveform applied for FLAR or AICC, With its signal processing algorithm f or target detection is proposed. The Waveform can offer high resolution and the target detection algorithm provides good capability in eliminating the false target.