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1、(10)申请公布号 CN 102162848 A (43)申请公布日 2011.08.24 CN 102162848 A *CN102162848A* (21)申请号 201010587952.X (22)申请日 2010.12.07 G01S 13/93(2006.01) G01S 7/36(2006.01) G01S 7/28(2006.01) (71)申请人 北京理工大学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街 5 号 (72)发明人 卜祥元 张军 安建平 范远璋 王爱华 (54) 发明名称 基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主 动防撞雷达 (57) 摘要 本发明涉及一种基于伪随。
2、机编码与线性调频 连续波体制的汽车主动防撞雷达， 属于汽车雷达 领域。 由伪随机编码与线性调频控制信号发生器、 线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机、 发 射天线、 接收天线、 低噪声放大混频接收通道、 线 性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理 器、 并行数据处理器与执行终端构成。 采用伪随机 编码对雷达载波进行调相， 同时线性调频雷达载 波， 形成双调制发射信号。 将两种体制相结合提高 对干扰回波的抑制能力， 消除虚假目标引入的虚 警， 实现对不同车载雷达的不同编码， 以消除迎面 车辆雷达造成的干扰， 提高主动防撞雷达的检测 能力并且降低虚警率， 具有较好的复杂道路环境 下的抑制能力。
3、。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 7 页 附图 4 页 CN 102162849 A1/3 页 2 1. 基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其特征在于， 包括如下模 块 ： 伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1)、 线性调频与伪随机编码双调制连续波 发射机(1-2)、 发射天线(1-3)、 接收天线(1-4)、 低噪声放大混频接收通道(1-5)、 线性调频 信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6)、 并行数据处理器与执行终端 (1-7) ； 其 中， 伪随机编码与线性调频控制信。
4、号发生器 (1-1)， 用于产生伪随机编码信号和线性调频 信号的控制参数， 它同时与线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2)、 以及线性调 频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 相连， 分别为线性调频与伪随机编码 双调制连续波发射机 (1-2) 和线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 提供控制信号和参考信号 ； 线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2)， 用于在伪随机编码与线性调频控 制信号发生器 (1-1) 产生的伪随机编码信号和线性调频信号控制参数的控制下产生线性 调频与伪随机编码双调制信号， 它与发射天线 (1-3)、 以及低噪声。
5、放大混频接收通道 (1-5) 相连， 通过 (1-3) 发射具有线性调频与伪随机编码双调制连续波信号， 并为低噪声放大混 频接收通道 (1-5) 提供混频所需的本振信号 ； 发射天线 (1-3) 连接在线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 上， 用于发 射伪随机编码与线性调频双调制信号 ； 接收天线 (1-4) 用于接收来自目标车辆以及障碍物反射的回波信号 ； 低噪声放大混频接收通道 (1-5) 与接收天线 (1-4) 相连， 用于将接收天线 (1-4) 接收 到回波信号与线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 提供的本振信号混频， 得 到 I、 Q 两路正交信号， 。
6、传输给线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) ； 线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 与低噪声放大混频接收 通道 (1-5) 连接， 用于对放大后的回波信号进行线性调频信号去斜处理以及伪随机编码相 关处理 ； 并行数据处理与执行终端 (1-7) 与线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处 理器 (1-6) 连接， 用于实现 FFT 频谱分析、 目标恒虚警率检测以及目标参数提取， 并将分析 检测结果送给执行终端。 2. 根据权利要求 1 所述基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其特 征在于， 伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-。
7、1) 中包括伪随机编码时序控制器 101、 伪随机编码信号发生器 102、 线性调频信号参数控制器 103、 驱动电路 104、 及电源模块 ； 其 中， 伪随机编码信号发生器 102 受到伪随机编码时序控制器 101 的控制， 产生伪随机编码 信号， 输出分成两路 ： 一路输出到控制线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2)， 另一路输出到线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) ； 线性调频信号参数控制器 103 存储有预先设计的线性调频信号的控制参数， 输出分成 两路 ： 一路输出到线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) ； 另一路经 过驱动。
8、电路 104 的放大作用后送到线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2)。 3. 根据权利要求 1 所述基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其特 征在于， 线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 中包括基于 DDS 的线性调频信 权 利 要 求 书 CN 102162848 A CN 102162849 A2/3 页 3 号发生器201、 高稳定毫米波信号产生器202、 上变频与滤波放大器203、 功分器204、 0/调 制器 205、 功率放大器 206、 及电源模块 ； 其中， 基于 DDS 的线性调频信号发生器 201 在伪随机编码与线性调频控制信号发。
9、生器 (1-1) 的控制下产生线性调频信号 ； 高稳定毫米波信号产生器 202 连接到上变频与滤波放大器 203， 与基于 DDS 的线性调频信号发生器 201 产生的线性调频信号进行变频处理， 上变频 与滤波放大器 203 经过功分器 204 分成两路输出 ： 一路输出到低噪声放大混频接收通道 (1-5)， 另一路输出连接到0/调制器205实现伪随机编码的相位调制 ； 0/调制器205受 伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1) 的控制， 0/ 调制器 205 的输出连接到功率 放大器 206， 功率放大器 206 输出由波导送到发射天线 (1-3) ； 基于 DDS 的线性调频信号发。
10、 生器 201 受伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1) 的控制。 4. 根据权利要求 1 所述基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其特 征在于， 低噪声放大混频接收通道(1-5)中包括低噪声放大器501、 正交混频器502、 双通道 滤波放大器 503、 及电源模块 ； 其中， 低噪声放大器 501 对来自接收天线 (1-4) 的回波信号进行放大， 再连接到正交混频器 502， 正交混频器 502 的本振信号由线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 提 供， 正交混频器 502 的输出分两路连接到双通道滤波放大器 503， 混频后的信号经过双通道 滤波放大。
11、器503的滤波、 放大作用， 输出I、 Q两路正交信号发送到线性调频信号处理与伪随 机编码多路并行相关处理器 (1-6)。 5. 根据权利要求 1 所述基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其特 征在于， 线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 中包括电源模块、 以 及两个通道的线性调频信号去斜处理(601、 601)、 并行伪随机编码相关器(602、 602)、 多普勒滤波器组 (603、 603 )、 ADC(604、 604 ) ； 其中， 线性调频信号去斜处理 (601、 601 ) 单元的输出分别连接到并行伪随机编码相关器 (602、 602 )， 。
12、并行伪随机编码相关器 (602、 602 ) 的输出分别连接到多普勒滤波器组 (603、 603 ) 再分别经 ADC(604、 604 ) 进行模拟到数字信号的转换后输出。 6. 根据权利要求 1 所述基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其特 征在于， 并行数据处理器与执行终端 (1-7) 中包括基于 DSP 的数据处理电路 701、 目标参数 显示及报警电路 702、 电源模块 ； 其中， 基于 DSP 的数据处理电路 701 实现 FFT 频谱分析、 目标恒虚警检测以及目标参数提取 功能， 提取的目标参数和分析的预警信息连接到目标参数显示与报警电路 702 进行输出。 7。
13、. 根据权利要求 1 所述基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其特 征在于， 发射天线 (1-3) 与接收天线 (1-4) 采用多波束天线。 8. 根据权利要求 1 或 7 所述基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其特征在于， 发射天线(1-3)与接收天线(1-4)采用共用、 部分共用或者完全分开的方式配 置 ； 当采用共用或者部分共用方式配置时， 需要在天线前增加环形器以隔离发射信号和接 收信号。 9. 根据权利要求 3 所述基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其特 征在于， 高稳定毫米波信号产生器 202 可以采用直接产生 35GHz 或者 。
14、76GHz 超低相噪毫米 波信号的方法实现， 也可以采用在 Ku 频度产生超低相噪信号通过倍频的原理实现。 权 利 要 求 书 CN 102162848 A CN 102162849 A3/3 页 4 10. 根据权利要求 3 所述基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 其 特征在于， 线性调频信号的带宽在信号周期为 1ms 时须在 200MHz 以上。 权 利 要 求 书 CN 102162848 A CN 102162849 A1/7 页 5 基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达 技术领域 0001 本发明涉及一种汽车主动防撞雷达， 尤其是一种基于伪随机编码与线性调。
15、频连续 波的汽车主动防撞雷达， 属于汽车雷达领域， 用以探测汽车前方的车辆、 障碍等目标物， 及 早提示和告警以实现汽车安全驾驶， 减少由于驾驶员对汽车前方物体不能及早发现而引起 的事故。 背景技术 0002 当前在汽车主动防撞雷达上研究和应用较多的测距信号体制主要包括伪随机编 码与线性调频连续波 (LFMCW)、 伪随机编码体制等。 0003 LFMCW 体制雷达由于实现相对简单， 且可以实现较好的距离分辨率， 是现有汽车主 动防撞雷达的主流。如在专利 CN01802894.2、 CN02141032.1 及专利申请 CN1252491 等中都 有描述。LFMCW 体制雷达的基本构成框图如附。
16、图 8 所示。在发射端， 压控振荡器 VCO 产生的 毫米波波段的高频信号， 一部分由发射天线发射出去， 另一部分经耦合器或者分时开关控 制送给接收端作为混频器的本振信号。VCO 产生的高频信号受到来自调制信号生成电路所 产生的调制信号的调制， 而调制信号生成电路则受信号处理电路的控制。 在接收端， 接收天 线接收来自目标车辆、 障碍物等反射的回波信号， 回波信号在混频器中与发送端耦合得到 或者开关控制得到的另一部分高频电磁波信号混频， 得到中频信号， 再经带通滤波器滤波、 放大器等送给信号处理电路， 分析计算出目标车辆等的距离、 速度等信息。 因为单纯的锯齿 波扫频不能正确测量运动车辆目标的。
17、距离， 所以 LFMCW 体制中的调制信号通常采用了三角 波线性扫频， 通过在上升和下降两个阶段进行扫频， 根据两个阶段得到的两个中频信号， 可 以确定以目标距离和相对速度为未知数的两个二元一次方程， 从而求解出目标的距离和相 对速度。然而对于多目标情况， 由于 LFMCW 体制雷达的模糊函数呈现距离和速度的耦合， 这 种方法就会产生虚假目标， 附图 9 是两个目标情况下用求解距离和相对速度方程方法得到 四个目标的示意图， 图中产生了两个虚假目标， 真实目标只有 (R1， V1) 和 (R2， V2)。而且， 随 着目标数量的增加 ( 在复杂城市交通路况下必然存在这种情况 )， 虚假目标数将成。
18、倍增加。 为了解决 LFMCW 体制中多目标情况下的距离和速度配对的问题， 有的采用了不同的线性扫 频斜率的组合方法， 或者用线性扫频与单纯连续波的组合， 以单频来测速并消除扫频信号 的距离和速度的耦合张建辉， 刘国岁， 顾红等.多斜率步进调频连续波信号在汽车防撞雷 达中的应用 J. 电子与信息学报， 2001， 24(2).， 或者改三角形调制波形为梯形调制波形 专利申请号 CN101147082 等方法。但是这些方法都增加了系统的频率段， 相应的运算时 间就会增加， 会对汽车防撞场合的实时性带来不利影响。 0004 另外， LFMCW 体制汽车防撞雷达工作频带宽， 探测目标的正确性和准确性。
19、又依赖于 对接收端混频后的中频信号的提取， 这样回波中不可避免的混入各种噪声和干扰， 就会影 响雷达的探测目标的性能和汽车防撞的效果。 0005 伪随机编码连续波雷达近年来在其他领域得到了较多的研究， 常用的基于 m 序列 伪随机编码调相连续波体制具有抗干扰能力强，“图钉” 状模糊图可实现较高精度的测距测 说 明 书 CN 102162848 A CN 102162849 A2/7 页 6 速能力， 然而非相关副瓣的存在限制了这一体制的更广泛的应用。 发明内容 0006 本发明的目的就是要提供一种汽车主动防撞雷达， 能避免上述技术所存在的不足 之处， 适应于复杂路况下多目标检测和处理， 能用以。
20、探测汽车前方车辆、 障碍等目标物的距 离、 相对速度等信息。 0007 本发明解决技术问题所采用的技术方案是 ： 0008 一种基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达， 包括伪随机编码与 线性调频控制信号发生器 (1-1)、 线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2)、 发射 天线 (1-3)、 接收天线 (1-4)、 低噪声放大混频接收通道 (1-5)、 线性调频信号处理与伪随机 编码多路并行相关处理器 (1-6)、 并行数据处理器与执行终端 (1-7) ； 0009 其中， 伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1)， 用于产生伪随机编码信号和 线性调频信号的控制参数。
21、， 它同时与线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2)、 以 及线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 相连， 分别为线性调频与伪 随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 和线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处 理器 (1-6) 提供控制信号和参考信号 ； 0010 线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2)， 用于在伪随机编码与线性调 频控制信号发生器 (1-1) 产生的伪随机编码信号和线性调频信号控制参数的控制下产生 线性调频与伪随机编码双调制信号， 它与发射天线 (1-3)、 以及低噪声放大混频接收通道 (1-5) 相连， 通过 (1-3) 发射。
22、具有线性调频与伪随机编码双调制连续波信号， 并为低噪声放 大混频接收通道 (1-5) 提供混频所需的本振信号 ； 0011 发射天线 (1-3) 连接在线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 上， 用 于发射伪随机编码与线性调频双调制信号 ； 0012 接收天线 (1-4) 用于接收来自目标车辆以及障碍物反射的回波信号 ； 0013 低噪声放大混频接收通道 (1-5) 与接收天线 (1-4) 相连， 用于将接收天线 (1-4) 接收到回波信号与线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 提供的本振信号混 频， 得到 I、 Q 两路正交信号， 传输给线性调频信号处理与伪随机编。
23、码多路并行相关处理器 (1-6) ； 0014 线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 与低噪声放大混频 接收通道 (1-5) 连接， 用于对放大后的回波信号进行线性调频信号去斜处理以及伪随机编 码相关处理 ； 0015 并行数据处理与执行终端 (1-7) 与线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相 关处理器 (1-6) 连接， 用于实现 FFT 频谱分析、 目标恒虚警率检测以及目标参数提取， 并将 分析检测结果送给执行终端。 0016 上述伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1) 由伪随机编码时序控制器 101、 伪随机编码信号发生器 102、 线性调频信号参数控制器。
24、 103、 驱动电路 104、 及电源模块 105 构成。其中 ： 伪随机编码信号发生器 102 受到伪随机编码时序控制器 101 的控制， 产生 伪随机编码信号， 输出分成两路 ： 一路送到端口 1， 控制线性调频与伪随机编码双调制连续 波发射机(1-2)中的0/调制器205 ； 另一路送到端口2， 作为线性调频信号处理与伪随机 说 明 书 CN 102162848 A CN 102162849 A3/7 页 7 编码多路并行相关处理器 (1-6) 中的并行伪随机编码相关器 602、 602的输入信号。线性 调频信号参数控制器 103 存储有预先设计的线性调频信号的控制参数， 输出分成两路 。
25、： 一 路送到端口 3， 作为线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 中的线性 调频信号去斜处理 601、 601的输入信号 ； 另一路经过驱动电路 104 的放大作用后送到端 口4， 去控制线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机(1-2)中的基于DDS的线性调频信 号发生器 201。 0017 上述线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机(1-2)由基于DDS的线性调频信 号发生器 201、 高稳定毫米波信号产生器 202、 上变频与滤波放大器 203、 功分器 204、 0/ 调制器 205、 功率放大器 206、 及电源模块 105 组成。其中 ： 基于 DDS 的线性。
26、调频信号发生 器 201 在伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1) 的端口 4 的控制下产生线性调频信 号。 高稳定毫米波信号产生器202连接到上变频与滤波放大器203， 与基于DDS的线性调频 信号发生器 201 产生的线性调频信号进行变频处理， 上变频与滤波放大器 203 经过功分器 204 分成两路输出 ： 一路输出到端口 5， 作为低噪声放大混频接收通道 (1-5) 中的正交混频 器 502 的本振信号 ； 另一路输出连接到 0/ 调制器 205 实现伪随机编码的相位调制。0/ 调制器 205 受端口 1 输入信号的控制， 0/ 调制器 205 的输出连接到功率放大器 206，。
27、 功率 放大器 206 输出由波导送到发射天线 (1-3)。基于 DDS 的线性调频信号发生器 201 受端口 4 的控制。 0018 上述低噪声放大混频接收通道 (1-5) 由低噪声放大器 501、 正交混频器 502、 双通 道滤波放大器 503、 及电源模块 105 构成。其中 ： 低噪声放大器 501 对来自接收天线 (1-4) 的回波信号进行放大， 再连接到正交混频器502， 正交混频器502的本振信号由端口5提供， 正交混频器 502 的输出分两路连接到双通道滤波放大器 503， 混频后的信号经过双通道滤 波放大器 503 的滤波、 放大作用， 输出 I、 Q 两路正交信号分别到端。
28、口 6、 端口 7。 0019 上述线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 由共用的电源 模块 105、 以及两个通道的线性调频信号去斜处理 (601、 601 )、 并行伪随机编码相关器 (602、 602 )、 多普勒滤波器组 (603、 603 )、 ADC(604、 604 ) 构成。端口 6、 端口 7 分别 将两路 I、 Q 信号中的一路和端口 3 的线性调频信号的控制参数输入到线性调频信号去斜 处理 (601、 601 ) 单元， 其输出分别连接到并行伪随机编码相关器 (602、 602 )， 并行伪 随机编码相关器 (602、 602 ) 的输出分别连接到多。
29、普勒滤波器组 (603、 603 ) 再分别经 ADC( 模拟 - 数字转换器 )(604、 604 ) 输出， 其输出送到端口 8 和端口 9。 0020 上述并行数据处理器与执行终端(1-7)由基于DSP的数据处理电路701、 目标参数 显示及报警电路 702、 电源模块 105 构成， 其中 ： 基于 DSP 的数据处理电路 701 实现 FFT 频 谱分析、 目标恒虚警检测以及目标参数提取功能， 提取的目标参数和分析的预警信息连接 到目标参数显示与报警电路 702 进行输出。 0021 对比现有技术， 本发明的有益效果在于 ： 本发明采用了伪随机编码调相与线性调 频连续波双调制信号形成。
30、汽车主动防撞雷达， 将两种体制相结合大大加强对干扰回波的抑 制能力， 消除虚假目标引入的虚警， 还可以实现对不同车载雷达的不同编码， 以消除迎面车 辆雷达造成的干扰， 提高了主动防撞雷达的检测能力并且降低虚警率， 使汽车主动防撞雷 达具有较好的复杂道路环境下的抑制能力。 说 明 书 CN 102162848 A CN 102162849 A4/7 页 8 附图说明 0022 图 1 是基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达的一个实施方案 的结构框图 ； 0023 图 2 是图 1 实施方案中的伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1) 的结构框 图 ； 0024 图 3 是图 1。
31、 实施方案中的线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 的结 构框图 ； 0025 图 4 是图 1 实施方案中的低噪声放大混频接收通道 (1-5) 的结构框图 ； 0026 图 5 是图 1 实施方案中的线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 的结构框图 ； 0027 图 6 是图 1 实施方案中的并行数据处理器与执行终端 (1-7) 的结构框图 ； 0028 图 7 是伪随机编码与线性调频连续波双调制的汽车主动防撞雷达在两个目标时 功率谱分析示意图 ； 其中 (a) 图所示为不相关的第二个目标的功率谱示意图 ； (b) 图所示 为第一个目标的自相关功率谱叠加上。
32、不相关的第二个目标的功率谱后两目标混合的功率 谱 ； 0029 图 8 是现有的 LFMCW 体制雷达的基本构成框图 ； 0030 图9是LFMCW体制雷达在两个目标情况下用求解距离和相对速度方程方法得到四 个目标的示意图。 具体实施方式 0031 下面结合附图 1 图 7 对本发明的具体实施方式做出进一步的详细说明 ： 0032 图 1 是基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达的一个实施方案 的结构框图。它由伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1)、 线性调频与伪随机编码 双调制连续波发射机 (1-2)、 发射天线 (1-3)、 接收天线 (1-4)、 低噪声放大混频接收通道。
33、 (1-5)、 线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6)， 并行数据处理器与执 行终端 (1-7) 构成。其中， 伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1)， 用于产生伪随 机编码信号和线性调频信号的控制参数， 它同时与线性调频与伪随机编码双调制连续波发 射机 (1-2)、 以及线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 相连， 分别 为 (1-2) 和 (1-6) 提供控制信号和参考信号 ； 线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 在 1-1 产生的伪随机编码信号和线性调频信号控制参数的控制下产生线性调频与伪 随机编码双调制信号， 它与发射天。
34、线 (1-3)、 以及低噪声放大混频接收通道 (1-5) 相连， 通 过 (1-3) 发射具有线性调频与伪随机编码双调制连续波信号， 并为 1-5 提供混频所需的本 振信号 ； 发射天线 (1-3) 连接在线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 上， 用 于发射伪随机编码与线性调频双调制信号 ； 接收天线 (1-4) 用于接收来自目标车辆以及障 碍物反射的回波信号 ； 低噪声放大混频接收通道(1-5)与接收天线(1-4)相连， 将(1-4)接 收到回波信号与 (1-2) 提供的本振信号混频， 得到 I、 Q 两路正交信号， 传输给线性调频信 号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (。
35、1-6) ； 线性调频信号处理与伪随机编码多路并 行相关处理器 (1-6) 与低噪声放大混频接收通道 (1-5) 连接， 用于对放大后的回波信号进 行线性调频信号去斜处理以及伪随机编码相关处理 ； 并行数据处理与执行终端 (1-7) 与线 说 明 书 CN 102162848 A CN 102162849 A5/7 页 9 性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 连接， 并行数据处理与执行终端 (1-7) 连接用于实现 FFT 频谱分析、 目标恒虚警率检测以及目标参数提取， 并将分析检测结 果送给执行终端。 0033 这一雷达可以工作在 35GHz 毫米波频段也可以工作在 7。
36、6GHz 毫米波频段。发射天 线 (1-3) 与接收天线 (1-4) 采用多波束天线以实现对不同方位的目标的区分和定位。发射 天线(1-3)与接收天线(1-4)可以选择共用、 部分共用或者完全分开的方式配置 ； 当选择共 用或者部分共用方式配置时， 可以减小雷达的体积， 但需要在天线前面增加环形器以隔离 发射信号和接收信号。 0034 图 2 是图 1 实施方案中的伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1) 的结构框 图。它由伪随机编码时序控制器 101、 伪随机编码信号发生器 102、 线性调频信号参数控制 器 103、 驱动电路 104、 及电源模块 105 构成。其中 ： 伪随机编码。
37、信号发生器 102 受到伪随机 编码时序控制器 101 的控制， 产生长序列伪随机编码， 比如 63 位或 127 位， 输出分成两路 ： 一路送到端口 1， 控制线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 中的 0/ 调制器 205 ； 另一路送到端口 2， 作为线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 中的并行伪随机编码相关器 602、 602的输入信号。线性调频信号参数控制器 103 存储有 预先设计的线性调频信号的控制参数， 输出分成两路 ： 一路送到端口 3， 作为线性调频信号 处理与伪随机编码多路并行相关处理器 (1-6) 中的线性调频信号去斜处理 601。
38、、 601的输 入信号 ； 另一路经过驱动电路 104 的放大作用后送到端口 4， 去控制线性调频与伪随机编码 双调制连续波发射机 (1-2) 中的基于 DDS 的线性调频信号发生器 201。 0035 图 3 是图 1 实施方案中的线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机 (1-2) 的结 构框图。它由基于 DDS 的线性调频信号发生器 201、 高稳定毫米波信号产生器 202、 上变频 与滤波放大器 203、 功分器 204、 0/ 调制器 205、 功率放大器 206、 及电源模块 105 组成。其 中 ： 基于 DDS 的线性调频信号发生器 201 在伪随机编码与线性调频控制信号发生器 。
39、(1-1) 的端口 4 的控制下产生线性调频信号。高稳定毫米波信号产生器 202 可以采用直接产生 35GHz 或者 76GHz 超低相噪毫米波信号的方法实现， 也可以采用在 Ku 频度产生超低相噪信 号通过倍频的原理实现 ( 参见向敬成， 张明友 . 毫米波雷达及其应用 M. 北京 ： 国防工业 出版社， 2005.)。高稳定毫米波信号产生器 202 产生的毫米波信号传输到上变频与滤波放 大器 203， 与基于 DDS 的线性调频信号发生器 201 产生的线性调频信号进行变频处理。为 了使防撞雷达达到 1 米以下的距离分辨率， 线性调频信号的带宽在信号周期为 1ms 时须在 200MHz 以。
40、上。上变频与滤波放大器 203 经功分器 204 分成两路输出 ： 一路输出到端口 5， 作 为低噪声放大混频接收通道 (1-5) 中的正交混频器 502 的本振信号 ； 另一路输出连接到 0/ 调制器 205。0/ 调制器 205 受端口 1 输入信号的控制， 0/ 调制器 205 的输出连接到 功率放大器 206， 功率放大器 206 输出由波导送到发射天线 (1-3)。 0036 图 4 是图 1 实施方案中的低噪声放大混频接收通道 (1-5) 的结构框图。它由低噪 声放大器 501、 正交混频器 502、 双通道滤波放大器 503、 及电源模块 105 构成。其中 ： 低噪 声放大器 。
41、501 对来自接收天线 (1-4) 的回波信号进行放大， 再连接到正交混频器 502， 正交 混频器 502 的本振信号由端口 5 提供， 正交混频器 502 的输出分两路连接到双通道滤波放 大器 503， 混频后的信号经过双通道滤波放大器 503 的滤波、 放大作用， 输出正交的 I、 Q 两 路信号分别到端口 6、 端口 7。 说 明 书 CN 102162848 A CN 102162849 A6/7 页 10 0037 图 5 是图 1 实施方案中的线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相关处理 器 (1-6) 的结构框图。它由共用的电源模块 105、 以及两个通道的线性调频信号去斜处 。
42、理 (601、 601 )、 并行伪随机编码相关器 (602、 602 )、 多普勒滤波器组 (603、 603 )、 ADC(604、 604 ) 构成。端口 6、 端口 7 分别将两路 I、 Q 信号中的一路和端口 3 的线性调频 信号的控制参数输入到线性调频信号去斜处理 (601、 601 ) 单元 ( 方法过程参见保铮， 邢 孟道， 王彤 . 雷达成像技术 M. 北京 ： 电子工业出版社， 2005.)， 两路输出分别连接到两路 并行伪随机编码相关器 (602、 602 )， 在并行伪随机编码相关器 (602、 602 ) 与伪随机编 码与线性调频控制信号发生器 (1-1) 中端口 2。
43、 的输入信号作相关处理， 输出连接到多普勒 滤波器组 (603、 603 )， 滤波后的信号峰值就包含有探测目标个数及其初步的速度、 距离 等信息， 将结果通过 ADC(604、 604 ) 进行模数转换后送到端口 8 和端口 9， 做进一步的数 据处理以得到精确的目标速度、 距离等信息。 0038 图 6 是图 1 实施方案中的并行数据处理器与执行终端 (1-7) 框图。它由基于 DSP 的数据处理电路 701、 目标参数显示及报警电路 702、 电源模块 105 构成， 其中 ： 基于 DSP 的 数据处理实现 FFT 频谱分析、 目标恒虚警率检测以及目标参数提取功能， 将精确的目标参 数。
44、和分析的预警信息连接到目标参数显示与报警电路 702。由于 1-6 中的并行伪随机编码 相关器 (602、 602 ) 相关处理后限定了要处理的距离单元， 因此在进行 FFT 频谱分析时， 可以只重点分析相应的距离单元所引起的差频范围即可， 减少了数据分析的工作量。关于 雷达信号 FFT 频谱分析、 目标恒虚警率检测以及目标参数提取方法属于公开技术， 可以参 考 M ARichards 著 . 邢孟道， 王彤， 李真芳等译 . 雷达信号处理基础 M. 北京 ： 电子工业出 版社， 2008. 以及吴顺君， 梅晓春 . 雷达信号处理和数据处理技术 M. 北京 ： 电子工业出版 社， 2008。 。
45、0039 图 7 是伪随机编码与线性调频连续波双调制的汽车主动防撞雷达在两个目标时 功率谱分析示意图。分析中为了方便假设并行伪随机编码相关运算时， 本地码的延时与第 一个目标相同， 而与第二个目标不相关， 这样只需要考察功率谱中第一个目标对第二个目 标的抑制情况就可以分析出雷达对非相关的副瓣的抑制能力。其中 (a) 图所示为不相关的 第二个目标的功率谱示意图， L 为伪随机编码的码长， 在 0处的旁瓣为 1/L ； (b) 图所示为 第一个目标的自相关功率谱叠加上不相关的第二个目标的功率谱后两目标混合的功率谱， 可见第二个目标产生的非相关功率谱的旁瓣被有效抑制， 抑制的程度与伪随机码的长度成 。
46、正比。当我们取伪随机码的码长为 63 位时， 抑制可以达到近 36dB。综合线性调频和伪随机 码信号的距离旁瓣的共同作用， 可以实现对距离旁瓣的抑制超过 86dB， 当采用更长的伪随 机码时可以得到更大的抑制。 0040 本发明涉及的基于伪随机编码与线性调频连续波的汽车主动防撞雷达是用于汽 车主动防撞目的的设备， 主要探测汽车前方的车辆和各类障碍物体， 能够区分各类物体和 汽车， 并实现对前方目标的距离与运行相对速度的测量。采用线性调频体制可以实现对前 方目标的距离测量并能够在一定程度上实现对目标的区分， 但是由于线性调频信号的距离 副瓣的存在使周围大目标影响到对前方小目标的检测， 因此在本雷。
47、达中增加了伪随机编码 调相， 利用伪随机编码调相信号的良好相关特性， 实现对周围干扰影响的进一步抑制。 0041 本发明的工作过程如下 ： 在发送端， 伪随机编码与线性调频控制信号发生器 (1-1) 产生伪随机编码信号和线性调频信号参数， 将结果同时传给线性调频与伪随机编码 说 明 书 CN 102162848 A CN 102162849 A7/7 页 11 双调制连续波发射机 (1-2) 以及在接收端的线性调频信号处理与伪随机编码多路并行相 关处理器(1-6)， 线性调频与伪随机编码双调制连续波发射机(1-2)在1-1产生的伪随机编 码信号和线性调频信号控制参数的控制下产生线性调频与伪随机。
48、编码双调制信号， 通过发 射天线 (1-3) 发射具有线性调频与伪随机编码双调制连续波信号， 并为接收端的低噪声放 大混频接收通道 (1-5) 提供混频所需的本振信号。在接收端， 当发射信号遇到目标车辆等 障碍物后， 反射的回波信号被接收天线(1-4)接收， 经过低噪声放大混频接收通道(1-5)的 放大、 正交混频作用， 输出 I、 Q 两路正交信号送给线性调频信号处理与伪随机编码多路并 行相关处理器 (1-6)， 两路正交信号在 (1-6) 完成线性调频信号去斜处理、 并行相关处理， 处理后的信号中含有目标车辆个数及目标车辆初步的速度、 距离等信息， 最后在并行数据 处理与执行终端 (1-7。
49、)进行FFT频谱分析、 目标恒虚警率检测以及目标参数提取， 将精确的 目标参数和分析的预警信息送给执行终端。 0042 以上所述的具体描述， 对发明的目的、 技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施例而已， 并不用于限定本发明的保护范 围， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明 的保护范围之内。 说 明 书 CN 102162848 A CN 102162849 A1/4 页 12 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102162848 A CN 102162849 A2/4 页 13 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102162848 A CN 102162849 A3/4 页 14 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 102162848 A CN 102162849 A4/4 页 15 图 9 说 明 书 附 图 CN 102162848 A 。