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汽车防撞雷达信号处理研究及系统设计

冯力方  
【摘要】:汽车防撞雷达技术不但可以应用于防碰撞系统,而且还可以应用于自适应巡航控制系统和无人驾驶系统,具有较高的研究价值。基于线性调频连续波(FMCW)的汽车防撞微波雷达与其他技术的防撞雷达相比,具有环境适应能力强,测量范围广,精度高,响应时间快等特点。一直以来,这种技术成为了许多企业单位、科研院所的研究热点。FMCW微波雷达运用于航空航天、军事武器领域的技术相对比较成熟,运用于汽车电子领域的技术还处于研究阶段。目前,大多的研究局限于单个模块,或某一项技术。本文从系统的角度对基于FMCW技术的汽车防撞微波雷达进行研究。研究的内容不仅仅局限于FMCW雷达中的某项技术,而且包括了从实际需求出发,以汽车防撞雷达系统的实现为目的设计方法。通过大量背景调查和理论分析,并结合各种工程技术,设计了汽车防撞雷达的信号处理样机。论文的主要内容如下:1通过实际的需求分析,拟定了汽车防撞雷达中的近程雷达和远程雷达的目标探测指标。对FMCW雷达原理进行分析,指出了汽车防撞雷达测速测距的技术难点是目标信号频率的估计与目标检测。通过对点目标频率估计和目标检测的各种算法进行比较分析,结合工程实现的难易程度,得到了汽车防撞雷达数字信号处理的方法与流程。2对雷达的天线射频模块和信号处理机的主要参数进行设计,并由雷达方程验证其合理性。根据雷达信号处理流程和系统参数,对信号处理机的方案进行设计与论证。根据方案对信号处理机的硬件部分进行电路原理图的设计、器件的选型、印制电路板的设计和各模块电路的调试。5对与硬件电路相关的程序进行设计,完成了硬件系统的搭建。在硬件系统上完成汽车防撞雷达信号处理实现的程序设计,实现了汽车防撞雷达的测距测速的功能。6搭建了系统的测试平台。由测试平台模拟产生雷达回波中频信号,对信号处理机进行测试。测试得到信号处理机的处理增益约为23dB,测距误差为?1m,测速误差为?3m/s。最后进行误差分析,论证了本次系统设计的合理性。本次设计主要特点是信号处理机可以脱离上位机,独立进行信号处理。样机在测试过程中,工作稳定,达到了预期要求。


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