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《成都信息工程大学》 2018年
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毫米波汽车防撞雷达的理论与实现研究

陈准  
【摘要】:随着汽车工业的迅猛发展,汽车的数量在不断的增长,性能在不断地提升,由此人们对汽车安全性的要求也在日益提升。毫米波汽车防撞雷达就是一种主动防碰撞安全系统,它能够自主分析有碰撞危险的目标,并提前向司机发出预警。同时它也是高级驾驶辅助系统(ADAS)中远距离探测模块的重要组成部分。近年来,我国在毫米波雷达前端微波集成电路方面取得显著成绩,逐渐突破了国外的技术封锁。鉴于以上的技术背景,本文研究并设计了一种基于FPGA的毫米波汽车防撞雷达系统。首先,研究了毫米波雷达工作的基本原理,包括毫米波雷达信号的接收与发射、不同调制方式下测速、测距、多目标识别等的方法及特点。基于本设计对多目标的识别的设计要求,本文选择了频移键控(FSK)方波调制。其次,设计了毫米波汽车防撞雷达系统的整体结构及工作流程,重点研究了毫米波汽车防撞雷达系统的信号处理算法,采用全相位傅立叶变换(APFFT)算法代替传统的快速傅立叶变换(FFT)算法,减少了频谱泄漏,提高了测量结果精度。通过MATLAB软件对系统进行仿真,分析不同条件下的仿真结果,发现了误差产生的部分原因,并提出了误差补偿方法。然后,设计了基于FPGA的毫米波汽车防撞雷达系统实现。通过QuartusII软件搭建了系统流程中的各个模块,并在距离计算模块中采用CORDIC算法代替传统的查表法,在相同计算精度的前提下,节省了片上内存资源。通过Modelsim软件对基于FPGA的毫米波汽车防撞雷达系统进行功能仿真,比对同样参数下的MATLAB仿真结果,验证系统设计实现的效果。最后,采用Ateral公司的Cyclone IV系列芯片,搭载该系统进行测试,通过串口与电脑相连接,通过MATLAB软件控制测试流程并对测试结果进行分析比对。测试结果表明,本设计实现了基于FPGA的毫米波汽车防撞雷达系统,能够进行单目标及多目标的距离、速度测量,多种条件下,测量结果相对误差均低于1%,并实现目标跟踪及危机情况下发出预警。
【学位授予单位】:成都信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:U463.67

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