专利名称：车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法
技术领域：
本发明涉及一种防撞雷达系统，尤其涉及一种毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，属于汽车主动安全控制技术中的汽车防撞雷达信号处理领域。
背景技术：
随着高速公路的飞速发展，交通事故也日趋增多。据统计，车辆碰撞事故占公路交通事故总量的90%左右，而人为因素是造成汽车碰撞事故的主要原因。汽车防撞雷达系统可以辅助驾驶员对影响公路交通安全的人、车、道路环境进行实时监控，在危急情况下主动干涉驾驶或辅助驾驶者做出正确处理，以避免车辆相撞事故。由于毫米波具有分辨率高、截获频率低、天线部件尺寸小以及抗干扰能力强等一系列优点，汽车防撞雷达系统广泛采用调频连续波(FMCW)体制。近年来，美国、日本和德国 在车载防撞雷达领域已取得部分成果，先后成功研制了多种频率的FWCM汽车防撞雷达系统。我国对车辆行驶环境感知和识别系统的研究相对较晚，加之国内研究机构相对分散，因此国内的汽车雷达研究仍处于发展阶段。在毫米波防撞雷达信号处理领域，没有固定的方法可循，目前常用的方法是对原始信号进行平均、滤波及频谱分析等。在实际应用中，由于道路环境千变万化，信号往往会淹没在噪声中，在信号检测时，现有的方法通常是简单的过门限检测，这种方法显然会导致严重的虚警漏警现象。还有些防撞雷达系统将多种复杂算法混合在一起，以提高系统性能，而这样则大大增加了硬件开销，同时增加了成本，降低了经济性，从而难以推广使用。

发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，而提出一种车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，以降低虚警率并提高经济性。该频域恒虚警检测方法所采用的毫米波防撞雷达系统包括DSP模块、发射电路、接收电路以及收发天线装置，所述DSP模块还连接RAM和时钟模块，DSP模块通过发射电路控制收发天线装置发射调频连续波，当该防撞雷达系统前方有目标时，收发天线装置接收到回波信号并以四路模拟信号输出，接收电路对这四路模拟信号进行处理后送入DSP模块。该频域恒虚警检测方法的步骤如下步骤I :DSP模块将采样后的数据分成调频上升段和下降段分别锁存至RAM中；步骤2 :对锁存的数据进行FFT求模；步骤3 :对FFT求模后的数据进行基于有序统计量的频域恒虚警检测；步骤4 :对检测到的目标频谱进行调频上升段和下降段的杂波对消；步骤5 :对杂波对消后的目标频谱进行频谱匹配；步骤6 :根据匹配后的频谱信息计算出目标的速度、距离以及相角；步骤7 :对目标的速度、距离以及相角信息进行分析，若目标中包含危险目标，则系统报警。技术效果I、有效降低了车载防撞雷达系统检测的虚警率，且有利于降低系统在信号处理时对处理器的要求。2、充分了利用DSP芯片在数字信号处理方面的优势，增强了系统的实时性。3、采用基于有序统计量的频域恒虚警检测方法，可以在复杂的道路环境中检测出危险目标，增强了系统的有效性。4、实现成本低，经济性高，具有广阔的市场前景。

图I为本发明涉及的车载毫米波防撞雷达系统的结构框图。图2为本发明的数字信号处理方法流程图。图3为基于有序统计量的频域恒虚警(频域0S-CFAR)检测器的结构原理图。图4(a)为差频信号调频上升段以及经频域OS-CFAR检测后调频上升段的频谱图；图4 (b)为差频信号调频下降段以及经频域OS-CFAR检测后调频下降段的频谱图。图5 Ca)为杂波对消后调频上升段的频谱图；图5 (b)为杂波对消后调频下降段的频谱图。图6 Ca)为不含杂波的差频信号调频上升段的频谱图；图6 (b)为不含杂波的差频信号调频下降段的频谱图。
具体实施例方式下面对本发明作进一步说明。本发明涉及的车载毫米波防撞雷达系统的结构如图I所示，包括一个用于发射和接收调频连续波的收发天线装置，一个用于控制天线装置产生所需调制波形的发射电路，一个用于对接收信号进行前端处理的接收电路，一个用于数字信号处理的DSP模块，以及一个用于给系统各部分供电的电源模块，其中=DSP模块还连接一个RAM存储器和一个用于提供基准时钟的时钟模块，DSP模块的主芯片采用TI公司的TMS320VC5502 ;发射电路是由D/A转换模块和放大电路构成；接收电路中包含4组子接收电路，每组子接收电路均是由放大电路、滤波电路和A/D转换模块构成；收发天线装置采用华儒科技公司的综合性雷达传感器IVQ-905，其包含一根发射天线TX和两根接收天线RX，收发天线装置中的内置PLL芯片可以通过DSP编程写入调制信号的起始频率和终止频率，再由压控震荡器调制输出系统所需的调制信号。该防撞雷达系统的工作流程为DSP模块产生扫频电压数字信号经发射电路产生一个模拟电压值来控制天线装置中的压控震荡器，产生一个调制波形为三角波的调频连续波，该调频连续波一路经发射天线发射出去，另一路分成4路进入4组接收通道I1、Q1、I2、Q2中，其中Ql、Q2接收通道中的信号是由原始信号经90度移相后得到。当防撞雷达系统前方有目标时，两根接收天线接收回波信号，先经低噪声放大处理后，再经混频器与之前已经存在的4路信号进行混频，混频后得到的信号再经中频滤波处理，最后以4路中频模拟信号的方式从4组接收通道中输出进入接收电路。接收电路对这4路中频模拟信号分别进行放大、滤波和A/D变换，最后将产生的数字信号送入DSP模块进行数字信号处理。本发明的数字信号处理方法流程如图2所示，具体步骤如下步骤I :DSP模块将采样后的数字信号分成调频上升段和下降段分别锁存至RAM 中。步骤2 :对锁存的数据进行FFT (快速傅立叶变换)求模。步骤3 :对FFT求模后的数据进行基于有序统计量的频域恒虚警检测(频域 OS-CFAR)。频域OS-CFAR检测器的原理结构如图3所示。数字差频信号经FFT之后，通过线性检波器送至滑窗寄存器中，频域OS-CFAR检测器的自适应判决准则为
权利要求
1.一种车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，该方法所采用的毫米波防撞雷达系统包括DSP模块、发射电路、接收电路以及收发天线装置，所述DSP模块还连接RAM和时钟模块，DSP模块通过发射电路控制收发天线装置发射调频连续波，当该防撞雷达系统前方有目标时，收发天线装置接收到回波信号并以四路模拟信号输出，接收电路对这四路模拟信号进行处理后送入DSP模块，其特征在于 该方法的步骤如下 步骤I :DSP模块将采样后的数据分成调频上升段和下降段分别锁存至RAM中； 步骤2 :对锁存的数据进行FFT求模； 步骤3 :对FFT求模后的数据进行基于有序统计量的频域恒虚警检测； 步骤4 :对检测到的目标频谱进行调频上升段和下降段的杂波对消； 步骤5 :对杂波对消后的目标频谱进行频谱匹配； 步骤6 :根据匹配后的频谱信息计算出目标的速度、距离以及相角； 步骤7 :对目标的速度、距离以及相角信息进行分析，若目标中包含危险目标，则系统报警。
2.根据权利要求I所述的车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，其特征在于所述收发天线装置包含一根发射天线和两根接收天线。
全文摘要
本发明公开了一种车载毫米波防撞雷达系统的频域恒虚警检测方法，属于汽车防撞雷达信号处理领域。在防撞雷达系统前方有目标时，系统中的DSP模块将预处理后的返回信号采样数据分成调频上升段和下降段分别锁存至RAM中，然后对锁存的数据先作FFT求模，然后取频谱的峰值点进行基于有序统计量的频域恒虚警检测，从而在含有杂波的信号频谱中检测出有效目标的谱线，再通过杂波对消去除虚假目标，最后根据匹配后的频谱信息计算出目标的速度、距离以及相角信息，以供系统分析预警。本发明有效降低了防撞雷达系统检测的虚警率，增强了系统的实时性和有效性。
文档编号G01S7/41GK102707285SQ20121016934
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者刘伟伟, 曹宁, 汪飞, 胡居荣, 陆小凯 申请人:河海大学