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车载微波雷达调频体制及芯片方案简介

上网日期: 2015年11月04日 ?? 作者: Daniel Wang,Philip Shen ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:微波雷达? 车载雷达? 收发调频体制? 锁相环芯片?

近几年,基于微波雷达的先进驾驶辅助系统的装车率快速上升,常见应用包括前向的碰撞预警FCW、自适应巡航ACC、自动跟车S&G,以及后向的盲区探测BSD、变道辅助LCA、侧向探测CTA等。

尽管各个应用的侧重点不同,但总体上车载雷达主要通过测量目标的距离、相对速度、角度、大小、个数等参数为驾驶者提供及时可靠的预警信息。快速发展的市场要求汽车雷达拥有更远的测量距离,更宽的探测角度、更高的测距测速测向精度,更短的探测时间,更多的探测目标数量,以及更可靠的探测率。

以上要求需要在系统层面作统一提升,包括天线、射频、基带硬件设计、发射频率、扫频带宽、波形调制、基带算法等。作为雷达软硬件设计的基础,收发调频体制的选择对测距、测速、测向的范围、分辨率、精度、模糊度等核心指标起着关键作用。市面上介绍类似雷达调频体制的文章层出不穷,但很少有针对汽车雷达的系统化介绍。本文对量产的车载雷达中最常用的收发调频体制手段,作一简单介绍:

1. 可变斜率连续波雷达(CVS)。该体制波形是由线性调频连续波(LFMCW)发展而来。与LFMCW相比,其可以解决测量多目标时产生的虚假目标问题。

LFMCW波形如下,通过上升沿及下降沿的一组差拍频率求得单个目标的距离和速度,但在多目标情况下,N个实际目标产生的差拍频率有N2种组合,最终造成N2-N个虚假目标。


CVS波形有多种,以下图为例。发射机在TCPI内发射三段具有相同调频带宽、不同调频斜率的信号,持续时间分别为2T1,2T2和2T3。


在对回波信号进行数据处理时,分别对三段信号使用与LFMCW相同的算法,最终会得到三组各N2个距离-速度值。对于真实目标,其在三次运算中得到的距离-速度值都应该是相同的,对于虚假目标,其距离-速度值会随着调频周期的变化而变化。因此,只要从三组结果中找到重合的N个距离-速度值,就可以得到真实目标的距离与速度。与LFMCW相比,该波形可以去除虚假目标,同时数据处理的运算量也随之提高,从而对硬件能力提出了更高要求。

2. 多频移键控雷达(MFSK)。这是一种针对汽车应用而专门设计的波形,该波形由线性调制频率连续波(LFMCW)和频移键控波(FSK)结合产生。如下图所示,发射波形包含两个线性调制,互相交错的阶梯上升信号,序列1用作参考信号,序列2与序列1之间的发射频率差为fshift。接收信号经过下混频得到基带信号,并在每个频率阶梯上被采样。



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