未来发展方向,取代现有77GHz及24GHz;带宽非常宽,要比77GHz的高出3倍以上;分辨率较高(带宽越大、分辨率越高),可以达到5cm。
1.2 优缺点
车载雷达传感器功能及优缺点各有不同,相关比较如下表所示:
2、基本原理
2.1 工作原理
典型的毫米波雷达信号处理流程如下:首先,雷达射频前端采集模拟信号,并通过ADC将模拟信号转换为数字信号。其次,信号处理单元对数字信号号进行预处理,抑制干扰,然后分别在距离和多普勒维度进行FFT(傅里叶变换)运算,得到多个天线的二维距离-多普勒频域结果。在此基础上进行数字波束成形(Beamforming),通过恒虚警率(CFAR)过滤,筛选出点目标等。之后对已经过滤出的点目标进行DOA进行角度计算,并基于提取出的为点目标距离、速度和角度信息进行聚类,完成目标检测。之后进行目标跟踪预测、目标分类。
2.2 FMCW原理
在车载毫米波雷达中,目前主要有三种调制方案:调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW),频移键控(Frequency Shift Keying, FSK)以及相移键控(Phase Shift Keying, PSK)。主流车载毫米波雷达所采用的的调制信号为调频连续波FMCW。
其基本原理是在发射端发射一个频率随时间变化的信号,经目标反射后被接收机接收,通过反射信号和接收信号之间的混频,得出两个信号的频率差,随后通过电磁波传播公式和多普勒效应公式求出目标距离和速度。测距测速是通过分析发射和接收的调频连续之间的区别来实现。测量角度是通过计算不同天线单元之间的延时差来计算。
距离检测和 速度检测
角度检测
一对收发机所采集到的信号是不具备角度信息的, 因此需要采用多路发射多路接收的架构,或者采用相控阵架构。短波长和小天线孔径就很有必要了,短波长意味着波束更窄,能量更加集中;更小的孔径尺寸意味着系统上能集成更多的天线单元,这些都有利于提高角分辨率。 角度检测的原理就是通过不同接收天线接收的相位差异来区分角度。
3、硬件相关
3.1系统组成
天线:是发射和接收毫米波调频信号的组件。天线设计是车载毫米波雷达的关键设计之一。天线通常采用微带贴片天线。微带贴片天线需要选用起超低损耗的PCB材料作为最上层天线设计的载板,以降低电路损耗,增大天线增益。
射频MMIC芯片: 集成低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、混频器(MIXER)、检波器(Detector)、滤波器(Filter)、压控震荡器(VCO)、移相器、模数转换器(ADC)等,用以实现毫米波信号的调制、发射、接收以及回波信号的解调。
数字信号处理器:负责处理前端采集的中频信号,获得速度、距离、角度信息。数字信号处理通过DSP、FPGA芯片实现。
软件算法:为雷达提供一套工作流程和规则。软件算法包括信号处理算法和数据处理算法。
3.2 硬件接口
涉及接插件信息
3.3 数据传输协议
传输层协议:网口UDP/IP协议,或者CAN接口