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1、77GHz汽车防撞雷达多目标识别监控及危险预测技术摘要车辆行驶过程中，汽车防撞雷达如何对前方多目标进行识别、监控及危险预测是汽车主动安全的研究热点。给出了一种基于线性调频连续波体制单路发射双路通道接收的探测方法，通过二维信号处理对前方目标的距离、相对速度、方位等信息进行识别，并采用动目标跟踪预测滤波器对目标的运行轨迹进行预测，最终实现危险评估及提前预警的功能。关键词雷达工程汽车防撞雷达多目标识别动目标跟踪引言汽车防撞雷达是汽车主动安全系统中的关键传感辭，它时刻对前方目标的距离、速度、方位进行监控，
2、当危险即将发生时，提前预警或自动采取刹车措施，保障驾驶者的生命财产安全。由于77GHz频段高、天线口径小，易于小型化，是国际公认的汽车防撞雷达频段。多目标识别监控及危险预测技术是汽车防撞雷达的关键技术，对每个目标而言，需监控的信息包括距离、速度及方位，如何实现对多个目标同时监控是技术难点。木文对此提出了解决方法，并通过仿真和工程实现进行了验证。1对车辆前方目标测距、测速及方位识别1.1系统设计本系统采用FMCW体制，通过单路天线发射双路接收的方式，实现对多冃标距离、速度、方位的检测。系统原理框图如
3、图1所示。图1系统原理框图从图1可以看到VCO经调谐信号控制产生中心频率为77GHz的线性调频信号,经功分器后输出两路，一路放大后馈入发射天线；一路用作接收本振与射频回波进行混频。接收天线收到的回波信号经过低噪放放大后与木振混频得到零中频信号。由于防撞雷达所检测的目标回波具有大动态的特点，因此需要将多级放大滤波后的零中频信号进行可调增益控制。对两路经可调增益后的中频回波信号进行噪声对消处理，即利用双路接收的一致性将耦合入系统的一些寄生调频噪声对消衰减，既可以降低噪声的引入，提高整机系统的灵敏度，也
4、可以提高系统的稳定性。中频回波模拟处理的最后一级为抗混叠滤波，为避免AD采样后的频域折叠，则根据采样率来设置抗混叠滤波器的通带范围。数字信号处理器对中频冋波进行模数转换、滤波、抽取、频谱分析、动目标跟踪检测等处理，将目标的距离、速度、方位等信息实时解算。根据解算结果及行车安全准则判据判断雷达前方车辆是否存在碰撞危险，若存在碰撞危险则预先给出报警信号。1.2测距测速根据线性调频连续波体制的特点，采用距离•速度二维处理的方式。设LFMCW雷达的发射信号为锯齿调频连续波，则其在调频周期内的发射信号可以表
5、示为：S(0=Acos
6、ff僞2/”唏"+角}。且[](1)其中A为信号幅度，f°为信号载频，B为调频带宽，T为调频周期，久为初始相位。设一目标在匸0时刻距离发射天线距离为他，径向速度为力则接收到的目标回波可以表示为：r(r)=KAcos
7、ff(耳/)(—+%}⑵其中K为信号增益，与接收天线的尺寸、距离及目标的RCS等有关，“竺©=2(心+w)为信号延时，。为光速。接收到的信号瞬时相位为：CC通过相干解调，其差拍信号的瞬时相位为:=2兀2皿r/4B/?宀2B/?022Bv2B/)ITcTc2丿运
8、动冃标回波的差拍信号是一个线性调频信号，该信号参数如下:调频带宽：4Bv4Bv2c2(5)载频:f=2B/?°
9、2叫聖JItlripri-s2TcccTc差拍信号通过正交变换，复信号表示为：4B/?0v2Bv2〜2B/?02vf0-1-—〜Ic~Tcc(6)M)=exp(j%)A^xpj2其离散形式为:乙S)=exp(j%)魯刑j2Bm/)s"+〒BnXsH)~式中，T,为离散周期。可得九，久与/?0,v有关系。现研究其离散傅立叶变换形式N-l(9)X(R)=DFT(/;”(/^=》G(R)exp
10、(-j2M/)n-QFl标回波的屮心频率九与他，v有关，在相邻的扫频周期内，九变化不大,很难估计出目标的径向速度，但其信号包络力(約=Amexp(j%)会呈现出较大的变化关系。在扫频周期里，其复包络为：%W=Amexp(j%”)7tfAmR4)j22(他;vT/)(o+/)_2B(冷;vT/)(1Q)L」丿其复包络组成一个复信号序列，显然，其中心频率恰恰反映了目标的速度信息,其对应关系为:_2(f°+B/2A4BR)_2(f°+B/2”九_cT(?〜c即包络序列的中心频率与速度成正比。求得了人，
11、即可得到口标的速度。图2回波信号采样图如图2所示，对每个调频周期T内的回波信号采样后得到一个序列［a,b,c,采样M个周期后，分别作N点FFT,便可得到一个二维矩阵，如下。B**c2D,…人3■■B,■■■■2…••••■■%■5••其中，序列［A,B,C,D,…］是序列［a,b,c,d,…］作“点尸珂之后的结果。然后对该矩阵按列分别作M点FFT,就可以得到如下的三维图。•807・90・・】00.图3二维PTT处理结果的三维图只要检测出幅值最大的点所在位置，即可得到九，A，从而求
