汽车变道辅助雷达系统设计与实现

摘要

随着汽车行业的发展，汽车带来的安全问题引起人们广泛的关注。汽车防撞雷达是汽车主动安全技术的重要发展方向之一，也是减少交通事故发生的有效手段。汽车防撞雷达由变道辅助雷达、盲点检测雷达以及前向防撞雷达构成整个防撞雷达体系。变道辅助雷达是应用在高速公路上防止汽车变道时发生碰撞的智能预警系统。在前人研究的基础上，本文围绕着变道辅助雷达的总体、信号处理算法及系统软硬件等方面进行了深入的研究。
　　本文设计了一套能够测量目标距离、速度及角度信息的变道辅助雷达原理样机，系统采用线性调频体制，根据探测的目标车辆位置及状态信息发出警报提醒驾驶员，以避免碰撞的发生。论文主要就以下几个方面展开工作：
　　首先，对变道辅助雷达系统进行总体分析，确定系统指标，设计雷达发射波形；
　　第二，设计系统硬件和软件，给出详细的解决方案。整个系统由24GHz雷达天线前端、信号调理电路和数字信号处理部分组成，核心处理器采用FPGA+DSP架构。利用FFT、单脉冲测角算法、自动门限检测算法等实现目标的距离、速度及角度测量，给出主要算法的理论推导、仿真以及在系统中的实现过程。
　　第三，对系统进行大量的测试，并根据测试结果进行理论分析。经过测试分析，本文所设计的变道辅助雷达原理样机能够实现目标距离、速度及角度的测量，实现了多数系统指标，能够根据预警门限进行预警。
　　最后，研究多部汽车雷达工作中存在的电磁波交叉干扰问题。给出采用随机斜率三角形FMCW作为发射波形的解决方案。仿真表明，该发射波形可以在不增加系统复杂度的情况下有效对抗电磁波交叉干扰，是良好的解决方案。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

图表清单

缩略词

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2汽车防撞雷达体制对比分析

1.3国内外研究现状及发展

1.4本文主要工作

第二章 变道辅助雷达系统总体设计

2.1系统总体分析

2.2系统总体指标设计

2.3发射波形设计

2.4本章小结

第三章 变道辅助雷达系统硬件设计

3.1变道辅助雷达系统硬件架构

3.2雷达天线前端设计分析

3.3发射波形产生电路

3.4接收信号预处理模块

3.5数字信号处理模块

第四章 信号处理系统算法设计及软件实现

4.1信号处理算法需求分析

4.2恒虚警率自动门限检测

4.3单脉冲测角

4.4 FPGA程序设计

4.5 DSP算法实现

4.6本章小结

第五章 系统测试及分析

5.1硬件系统测试

5.2系统联调与分析

5.3本章小结

第六章 汽车防撞雷达对抗电磁波交叉干扰研究

6.1汽车防撞雷达中的电磁波交叉干扰

6.2随机斜率三角形FMCW抗电磁波交叉干扰

6.3本章小结

第七章 结束语

7.1全文总结

7.2展望

参考文献

致谢

研究生期间发表的学术论文及参与的科研项目

附 录