基于毫米波雷达的汽车防撞系统的设计

基于毫米波雷达的汽车防撞系统的设计(论文16000字)
摘要
随着我国经济的发展，高速公路和汽车的数量逐年递增的同时，车祸发生的频率也越来越高。而FMCW防撞雷达能大幅降低碰撞事故的发生率，因此该项技术受到越来越多的人的关注，具有广阔发展前景。整个系统能实现以下功能：探测到行车与前方目标车辆间的相对距离和速度，根据前方目标车辆的行驶状态实时计算出相应的安全距离，危险判断程度，并能通过声光报警提醒司机及时采取措施避免事故发生。
本文首先讲解了安全临界距离的算法设计；接着详细介绍了FMCW雷达的基本结构和工作原理；然后提出了一种结合了FFT法与Chirp-Z变换法优点的计算方法（FFT/CZT算法）；文章最后介绍了整个系统的毫米波雷达测距模块、信号调制模块、数据采集模块、数字信号处理模块以及声光报警显示模块的软、硬件设计。

关键词：毫米波雷达；安全距离；FFT-Chirp-Z变换；数字信号处理

Abstract
With development of our economy and increase of cars, the traffic accident occurs now and then. Automotive anti-collision radar system can greatly reduce the possibility of occurrence of car collision, so more and more people pay attention to the technology. The automobile collision avoidance radar can measure relative distance and speed between our own car and the frontal car, then it can calculate corresponding security distance based on their pattern of frontal car and remind the driver to take measure to avoid the car accident by combined aural and visual alarm.   First of all, the paper tells us the arithmetic of security distance. Secondly it introduces the basic structure and work principle of FMCW radar. Thirdly the paper put forward FFT/CZT algorithm, which has both advantages. Finally, the paper elaborates the software and hardware design of the whole system.

Key words: Millimeter-wave Radar；security distance；FFT/CZT algorithm；data process
 

目录
摘要    I
Abstract    II
1绪论    1
1.1    课题研究的目的及意义    1
1.2    毫米波雷达防碰撞系统的国内外发展历史及其现状    3
2毫米波汽车防撞安全距离判别模型的建立    4
2.1 制动过程的分析    4
2.2 行车安全距离判别模型的建立    5
2.3 安全距离判别模型主要参数的确定    7
2.4 基于MATLAB的模型数据仿真    7
3毫米波汽车防撞雷达的基本理论    7
3.1 毫米波的特征    8
3.2 毫米波雷达的结构框图    8
3.3 三角波调制方式下的毫米波雷达的测距、测速原理分析    9
3.4 车用毫米波防撞雷达系统的性能指标    10
3.4.1工作频率的选择    10
3.4.2发射功率的选择    11
3.4.3距离分辨率的确定    11
4毫米波雷达中频信号的处理算法分析    12
4.1 中频信号的处理算法分析    12
4.2 基于FIR滤波器的数字滤波处理    12
4.2.1基于DSP的FIR滤波器的设计    13
4.3 基于FFT的改进算法    14
4.3.1Chirp-Z变换的原理简介    14
4.4 FFT-Chirp-Z变换的实现    15
4.5 FFT/CZT联合算法在毫米波雷达防撞系统中的应用    15
5车载毫米波雷达防撞系统软、硬件电路的设计    16
5.1 毫米波雷达测距模块的介绍及选型    17
5.1.1雷达传感器的选型    17
5.1.2雷达传感器工作原理的简介    18
5.2 信号调制模块的设计与仿真    19
5.3 数据采集模块的设计    21
5.3.1中频信号预处理电路的设计    21
5.3.2 A/D转换电路的设计及其简介    22
5.3.3芯片THSI206的工作原理    24
5.4 数据处理模块    25
5.4.1 DSP芯片TMS320VC5402的简介    25
5.4.2 C5402信号处理流程分析    26
5.5 C5402外围电路设计    27
5.5.1电源电路的设计    27
5.5.2时钟信号的设计    28
5.5.3复位电路的设计    30
5.5.4 JTAG接口电路设计    31
5.6 C5402程序/数据存储器的扩展    31
5.7 声光报警显示模块电路设计    32
5.7.1声音报警电路的设计    32
5.7.2灯光报警电路的设计    32
5.7.3显示电路的设计    34
5.8 DSP与单片机之间的连接通道    35
6总结    36
参考文献    37
附录    38