专利名称：车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法
技术领域：
本发明涉及一种防撞雷达系统，尤其涉及一种毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，属于汽车主动安全控制技术中的汽车防撞雷达信号处理领域。
背景技术：
随着高速公路的飞速发展，交通事故也日趋增多。据统计，车辆碰撞事故占公路交通事故总量的90%左右，而人为因素是造成汽车碰撞事故的主要原因。汽车防撞雷达系统可以辅助驾驶员对影响公路交通安全的人、车、道路环境进行实时监控，在危急情况下主动干涉驾驶或辅助驾驶者做出正确处理，以避免车辆相撞事故。由于毫米波具有分辨率高、截获频率低、天线部件尺寸小以及抗干扰能力强等一系列优点，汽车防撞雷达系统广泛采用调频连续波(FMCW)体制。近年来，美国、日本和德国 在车载防撞雷达领域已取得部分成果，先后成功研制了多种频率的FWCM汽车防撞雷达系统。我国对车辆行驶环境感知和识别系统的研究相对较晚，加之国内研究机构相对分散，因此国内的汽车雷达研究仍处于发展阶段。在毫米波防撞雷达信号处理领域，没有固定的方法可循，目前常用的方法是对原始信号进行平均、滤波及频谱分析等。在实际应用中，由于道路环境千变万化，信号往往会淹没在噪声中，在信号检测时，现有的方法通常是简单的过门限检测，这种方法显然会导致严重的虚警漏警现象。还有些防撞雷达系统将多种复杂算法混合在一起，以提高系统性能，而这样则大大增加了硬件开销，同时增加了成本，降低了经济性，从而难以推广使用。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，而提出一种车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，以降低虚警率并提高经济性。该频域恒虚警检测方法所采用的毫米波防撞雷达系统包括DSP�？�、发射电路、接收电路以及收发天线装置，所述DSP�？榛沽覴AM和时钟模块，DSP�？橥ü⑸涞缏房刂剖辗⑻煜咦爸梅⑸涞髌盗ǎ备梅雷怖状锵低城胺接心勘晔保辗⑻煜咦爸媒邮盏交夭ㄐ藕挪⒁运穆纺Ｄ庑藕攀涑觯邮盏缏范哉馑穆纺Ｄ庑藕沤写砗笏腿隓SP�？�。该频域恒虚警检测方法的步骤如下步骤I :DSP�？榻裳蟮氖莘殖傻髌瞪仙魏拖陆刀畏直鹚嬷罵AM中；步骤2 :对锁存的数据进行FFT求模；步骤3 :对FFT求�：蟮氖萁谢谟行蛲臣屏康钠涤蚝阈榫觳猓徊街�4 :对检测到的目标频谱进行调频上升段和下降段的杂波对消；步骤5 :对杂波对消后的目标频谱进行频谱匹配；步骤6 :根据匹配后的频谱信息计算出目标的速度、距离以及相角；步骤7 :对目标的速度、距离以及相角信息进行分析，若目标中包含危险目标，则系统报警。技术效果I、有效降低了车载防撞雷达系统检测的虚警率，且有利于降低系统在信号处理时对处理器的要求。2、充分了利用DSP芯片在数字信号处理方面的优势，增强了系统的实时性。3、采用基于有序统计量的频域恒虚警检测方法，可以在复杂的道路环境中检测出危险目标，增强了系统的有效性。4、实现成本低，经济性高，具有广阔的市场前景。
图I为本发明涉及的车载毫米波防撞雷达系统的结构框图。图2为本发明的数字信号处理方法流程图。图3为基于有序统计量的频域恒虚警(频域0S-CFAR)检测器的结构原理图。图4(a)为差频信号调频上升段以及经频域OS-CFAR检测后调频上升段的频谱图；图4 (b)为差频信号调频下降段以及经频域OS-CFAR检测后调频下降段的频谱图。图5 Ca)为杂波对消后调频上升段的频谱图；图5 (b)为杂波对消后调频下降段的频谱图。图6 Ca)为不含杂波的差频信号调频上升段的频谱图；图6 (b)为不含杂波的差频信号调频下降段的频谱图。
具体实施例方式下面对本发明作进一步说明。本发明涉及的车载毫米波防撞雷达系统的结构如图I所示，包括一个用于发射和接收调频连续波的收发天线装置，一个用于控制天线装置产生所需调制波形的发射电路，一个用于对接收信号进行前端处理的接收电路，一个用于数字信号处理的DSP�？椋约耙桓鲇糜诟低掣鞑糠止┑绲牡缭茨？椋渲�=DSP�？榛沽右桓鯮AM存储器和一个用于提供基准时钟的时钟模块，DSP�？榈闹餍酒捎肨I公司的TMS320VC5502 ;发射电路是由D/A转换�？楹头糯蟮缏饭钩桑唤邮盏缏分邪�4组子接收电路，每组子接收电路均是由放大电路、滤波电路和A/D转换�？楣钩桑皇辗⑻煜咦爸貌捎没蹇萍脊镜淖酆闲岳状锎衅鱅VQ-905，其包含一根发射天线TX和两根接收天线RX，收发天线装置中的内置PLL芯片可以通过DSP编程写入调制信号的起始频率和终止频率，再由压控震荡器调制输出系统所需的调制信号。该防撞雷达系统的工作流程为DSP�？椴ㄆ档缪故中藕啪⑸涞缏凡桓瞿Ｄ獾缪怪道纯刂铺煜咦爸弥械难箍卣鸬雌鳎桓龅髦撇ㄐ挝遣ǖ牡髌盗ǎ玫髌盗ㄒ宦肪⑸涮煜叻⑸涑鋈ィ硪宦贩殖�4路进入4组接收通道I1、Q1、I2、Q2中，其中Ql、Q2接收通道中的信号是由原始信号经90度移相后得到。当防撞雷达系统前方有目标时，两根接收天线接收回波信号，先经低噪声放大处理后，再经混频器与之前已经存在的4路信号进行混频，混频后得到的信号再经中频滤波处理，最后以4路中频模拟信号的方式从4组接收通道中输出进入接收电路。接收电路对这4路中频模拟信号分别进行放大、滤波和A/D变换，最后将产生的数字信号送入DSP�？榻惺中藕糯�。本发明的数字信号处理方法流程如图2所示，具体步骤如下步骤I :DSP模块将采样后的数字信号分成调频上升段和下降段分别锁存至RAM 中。步骤2 :对锁存的数据进行FFT (快速傅立叶变换)求模。步骤3 :对FFT求模后的数据进行基于有序统计量的频域恒虚警检测(频域 OS-CFAR)。频域OS-CFAR检测器的原理结构如图3所示。数字差频信号经FFT之后，通过线性检波器送至滑窗寄存器中，频域OS-CFAR检测器的自适应判决准则为
权利要求
1.一种车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，该方法所采用的毫米波防撞雷达系统包括DSP�？�、发射电路、接收电路以及收发天线装置，所述DSP�？榛沽覴AM和时钟�？椋珼SP模块通过发射电路控制收发天线装置发射调频连续波，当该防撞雷达系统前方有目标时，收发天线装置接收到回波信号并以四路模拟信号输出，接收电路对这四路模拟信号进行处理后送入DSP�？椋涮卣髟谟� 该方法的步骤如下 步骤I :DSP�？榻裳蟮氖莘殖傻髌瞪仙魏拖陆刀畏直鹚嬷罵AM中； 步骤2 :对锁存的数据进行FFT求模； 步骤3 :对FFT求�：蟮氖萁谢谟行蛲臣屏康钠涤蚝阈榫觳猓� 步骤4 :对检测到的目标频谱进行调频上升段和下降段的杂波对消； 步骤5 :对杂波对消后的目标频谱进行频谱匹配； 步骤6 :根据匹配后的频谱信息计算出目标的速度、距离以及相角； 步骤7 :对目标的速度、距离以及相角信息进行分析，若目标中包含危险目标，则系统报警。
2.根据权利要求I所述的车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，其特征在于所述收发天线装置包含一根发射天线和两根接收天线。
全文摘要
本发明公开了一种车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，属于汽车防撞雷达信号处理领域。在防撞雷达系统前方有目标时，系统中的DSP�？榻ご砗蟮姆祷匦藕挪裳莘殖傻髌瞪仙魏拖陆刀畏直鹚嬷罵AM中，然后对锁存的数据先作FFT求模，然后取频谱的峰值点进行基于有序统计量的频域恒虚警检测，从而在含有杂波的信号频谱中检测出有效目标的谱线，再通过杂波对消去除虚假目标，最后根据匹配后的频谱信息计算出目标的速度、距离以及相角信息，以供系统分析预警。本发明有效降低了防撞雷达系统检测的虚警率，增强了系统的实时性和有效性。
文档编号G01S7/41GK102707285SQ20121016934
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者刘伟伟, 曹宁, 汪飞, 胡居荣, 陆小凯 申请人:河海大学
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