基于嵌入式系统的防撞雷达抗干扰信号研究

摘要

在19世纪六七十年代，雷达技术被应用于民用系统中的汽车行业，其中车载防撞雷达得到了快速发展，在现代车辆上安装雷达已成为必然趋势。然而车载防撞雷达系统可用频段有限、信号波形形式单一、汽车雷达的载量又逐年增加等原因，采用毫米波作为发射信号的车载防撞雷达系统必然相互干扰，使干扰与被干扰系统都不能正常工作，造成误判误报，降低雷达系统的安全性，从而影响人们的生命与财产安全。车载防撞雷达在工作过程中的干扰问题，开始受到广大学者和工程师的广泛重视，因此，采用专属计算机功能的嵌入式系统，对ADAS(Advanced Driver Assistance System)中雷达抗干扰信号的设计与处理的研究，具有非常重要的意义。为了提高车载防撞雷达信号的抗干扰性和正确处理雷达信号，本文在以下几个方面开展了研究。
　　本文首先介绍了毫米波车载防撞雷达系统间相互干扰的现状，以及未来所面临的问题，讨论了信号波形形式以及现有FMCW(Frequency Modulating Continue Wave)车载防撞雷达系统总体设计，包含汽车防撞雷达的性能指数、工作频段、探测方式等问题。
　　然后对雷达系统测速测距原理进行说明，并对雷达信号的产生方法进行分析，讨论了基于普通雷达系统的波形信号间干扰原理，重点研究了抵制干扰的方法和抗干扰信号的产生方案，我们基于嵌入式ARM体系结构的微处理器以及数字频率合成器产生抗干扰信号，与单纯利用单片机、FPGA、PLL或者任意二者的结合等设计方法进行比较和分析，该设计能节约时间成本，其灵活性也更高，并在此基础上通过修改上位机代码可产生抗干扰任意波形。
　　最后将设计的信号源应用于雷达系统，进行测试并采集回波信号进行处理，从信号的抗干扰性、相位噪声、任意波形方面进行详细的比较和说明，得出:基于嵌入式系统的任意波形抗干扰信号的设计可以有效抑制日益普及的车载防撞雷达间的干扰，目标的分辨力得到显著提高。对雷达信号进行FFT(Fast Fourier Transform)处理后得到目标信号的频谱图，能够正确判断物体的距离和速度，该技术在汽车高级辅助驾驶领域的应用前景广阔。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 研究现状和发展趋势

1．3 本文主要研究工作以及内容安排

1．4 本章小结

2 嵌入式防撞雷达系统

2．1 小型汽车雷达

2．2 嵌入式防撞雷达系统原理

2．2．1 FMCW毫米波雷达

2．2．2 测速测距原理

2．3 小型雷达信号受干扰分析

2．3．1 相向干扰

2．3．2 同向干扰

2．4 抗干扰方法的研究

2．5 本章小结

3 基于嵌入式系统的防撞雷达抗干扰信号

3．1 嵌入式系统设计分析

3．1．1 频率产生方案

3．1．2 信号源设计对比

3．1．3 嵌入SPI通信方式

3．1．4 整体系统设计

3．2 嵌入式硬件平台

3．2．1 嵌入式微控制器

3．2．2 直接数字频率合成器AD9958

3．2．3 SPI嵌入接口电路

3．2．4 硬件设计结构

3．3 嵌入式软件平台

3．3．1 软件开发环境

3．3．2 设计流程分析

3．4 本章小结

4 嵌入式系统实验测试与信号处理

4．1 实验测试

4．1．1 嵌入式直接线性调频信号

4．1．2 嵌入式射频发射信号

4．2 信号采集与处理

4．2．1．回波信号采集

4．2．2．信号处理与分析

4．3 本章小结

5 总结与展望

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

致谢