|  客服中心  |  合作联系
搜刊网
论文下载
您当前位置
首页 > 论文下载 > 机械与建筑工程 > 汽车开门预警系统雷达信号采样频率选择与滤波分析
汽车开门预警系统雷达信号采样频率选择与滤波分析
来源:互联网 chen | 杜光 奇瑞汽车股份有限公司
【分  类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 毫米波雷达、开门预警、滤波、采样频率
【来  源】 互联网
【收  录】 中文学术期刊网
正文:

  本文应用于车作为开门预警功能的雷达选择深圳市华儒科技有限公司所代理的24GHz 微波雷达传感器IPM-165,IPM-165是Innosent公司推出的一款IPM(Innosent Product Mono)系列的单通道CW多普勒雷达传感器,是一款应用十分广泛的雷达传感器。该传感器内部没有集成IF 前置放大器,因此在存储和拿取的过程中尤其需要做好ESD 静电防护工作。

  IPM-165 主要工作于CW 模式,如图1所示,雷达传感器具体工作原理如下:由信号源产生的发射信号形成两路走向,一是经A 路由发射天线(图3 中天线1)发射出去,二是经B 路进入混频电路与目标回波信号进行混频;接收天线(图3 中天线2)接收到由发射信号(经发射天线发出)引起的目标回波信号,送入混频器中与实时分流出发射信号(经B 路进入的发射信号)进行混频,最终生成携带有目标信息的中频输出信号IF1。IF1 信号中即携带有探测目标的存在和速度信息。

  图1 IPM-165原理框图

  2 雷达模块滤波设计

  本文利用matlab仿真来进行165模块的滤波设计。滤波设计的同时对采样频率和采样点进行仿真,给出建议采样频率和采样点数。本文采用FIR滤波。

  FIR滤波器需要确定抽头、阶数、通带截止频率、阻带截止频率、通带衰减、阻带衰减等系数。对毫米波雷达来说,进行速度测量时,44hz速度为1km/h,在开门预警系统的实际应用中,我们先设定最高速度为60km/h,则频率最高范围可设定2.7KHZ。而系统的采样频率,可以设置为最高频率的5-10倍。也即13-27KHZ。从开门预警的需求中可以看出,系统的FIR可以设置为低通滤波和带通滤波。滤波范围在2.7KHZ以下。系统阶数的设定,随着N的加大,振荡变密,主瓣变窄;主瓣与旁瓣的幅度亦有所加大,但主瓣与旁瓣的相对比例不变(吉布斯现象)。对本系统,暂定为16阶,对8,16,25,32等阶进行仿真,选择合适的阶数。

  Fir的窗函数比较多,开门预警系统可以用到的几个主要为:汉宁窗、海明窗和布莱克曼窗,都可以用一种通用的形式表示,这就是广义余弦窗,这些窗都是广义余弦窗的特例,汉宁窗又被称为余弦平方窗或升余弦窗,海明窗又被称为改进的升余弦窗,而布莱克曼窗又被称为二阶升余弦窗。采用这些窗可以有效地降低旁瓣的高度,但同时会增加主瓣的宽度。根据综合比较,及升主瓣降旁瓣的需求,最终确定选择海明窗。

  不论是窗函数设计法,还是频率抽样设计法,都要求出滤波器的单位冲激响应h(n),然后才能在时域中实现频域中的滤波。

  在频域,当其输入信号x(ejω)时,如滤波器的频率响应为H(ejω),则其输出信号为Y(ejω)-X(ejω)H(ejω).

  在时域,设滤波器的单位冲激响应h(n)为一N点序列,即0≤n≤N-1时,h(n)的 值不为零,根据离散傅氏变换的性质,则可以将滤波器的输入序列x(n)的响应y(n)表示为x(n)与h(n)的卷积和,即

  Y(n) = x(n)*h(n)

=

  这就是滤波系统的差分方程,它给滤波器的实现奠定了理论基础,即求出时域的h(n)后,便可通过卷积来实现频域的滤波。

  考虑毫米波雷达数据的中频幅度类似于下图2,幅度在1.5-3.5V之间,采样频率暂定为底层驱动设定值62.5K。

  图2 仿真初始数据源

  3仿真结果

  3.1选择不同采样点的仿真结果

  3.1.1采样点为256点仿真结果

  (1)数据源和直接fft

  滤波系数长度6,加窗hamming.系统输入为:in = sin(1000*(2*pi*t)) + 2.5;

  滤波系数和滤波阶数的关系:滤波系数长度=滤波阶数+1;

  采样图形及fft图形如下图2,此时,波峰在点5 5*62500/256=1220 。实际频率为1K。可见采样点少的情况下,图形时频转换误差较大。

  图3 系统输入及FFT后图形

  (2)滤波

  滤波采用FIR直接型滤波,具体系数和窗函数的设计见以下程序,选择窗后,需要做卷积,输出的卷积就是滤波后的图形。如下图4所示,本图原来就没有杂波,所以无所谓的滤波效果,频率转换误差和直接fft误差保持一致:

  加滤波,从图3可以看出,当采样点太小的时候,不适宜做滤波。

  图4 FIR滤波效果

  3.1.2 采样点为1024仿真结果

  (1)数据源和直接fft

  滤波系数长度16,hamming窗,从图中可以看出点数增加,图形波形密集,同时由于有杂波,系统在fft后,杂波仍然占有一定的幅度。

  图5系统输入及FFT后图形

  (2)滤波

  FIR虽然是简单的滤波,但是对于小杂波有明显的滤除作用。如图6所示,滤波后图形明显清晰。滤波后的fft,旁瓣也变小。

  滤波和未滤波后的峰点均为17, 17*62500/1024=1037hz

  图6 FIR滤波

  通过对采样点图形的分析比较可以得出,采样点过少,图形在时域表现不是特别明显,但是经过fft后,在频域表现的差别较大。建议使用1024点或者512点。

  ——512点的考虑,是可以作为粗略的FFT,确定频率范围,后期做进一步的细化算法用。

  ——1024点是直接做FFT,未加其他算法处理,确保精度。

  ——FIR可以滤除杂波,但是和系统频率的精度没关系。

  3.2采样频率的选择——数据高频段

  3.2.1 采样频率13Khz

  (1)未滤波的源图形和fft图形,下图7所示

  图7未滤波源图像

  (2)滤波后及fft,滤波系数16,hamming窗,下图8

  图8滤波后fft

  峰值在点80,频率为80*13200/1024 = 1031hz

  3.2.2采样频率为 27000HZ

  (1)未滤波图形图9所示

  图9未滤波图形

相关推荐
热门期刊
犬业科技《犬业科技》
《犬业科技》(季刊),创刊于1989年,《犬业科技》编辑部主办。 《犬业科技》主要栏目:人物风采、专论、实验与研究、疾病预防与诊疗、饲养与管理、训练与应用、名犬介绍...
中学政治教学参考《中学政治教学参考》
《中学政治教学参考》杂志,于1972年经国家新闻出版总署批准正式创刊,CN:61-1030/G4,本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要栏目有:课...
安徽冶金科技职业学院学报《安徽冶金科技职业学院学报》
《安徽冶金科技职业学院学报》杂志,于1990年经国家新闻出版总署批准正式创刊,CN:34-1281/Z,本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要...
水资源开发与管理《水资源开发与管理》
《水资源开发与管理》杂志,于2003年经国家新闻出版总署批准正式创刊,CN:10-1326/TV,本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要栏目有:...
旅游学刊《旅游学刊》
《旅游学刊》杂志,于1986年经国家新闻出版总署批准正式创刊,CN:11-1120/K,本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要栏目有:区域旅游开...
大学《大学》
《大学》杂志,于2006年经国家新闻出版总署批准正式创刊,CN:50-1178/G4,本刊在国内外有广泛的覆盖面,题材新颖,信息量大、时效性强的特点,其中主要栏目有:成果报告、学...
友情链接
中教杯 国家新闻出版总署 中国知网 万方数据 维普网 中国科学院 中国国家图书馆 央视英文版 中国留学网 中青网 中国国家人才网 中国经济网 中国日报网 中国新闻网 中国学术期刊网
关于我们
平台简介
诚聘英才
企业文化
竞争优势
版权信息
服务条款
客服承诺
常见问题
版权声明
合作加盟
期刊加盟
广告服务
联系我们
网站导航
期刊大全
论文下载
课题申报
学术会议
微信公众
编辑联络
2007-2021
中文学术期刊检索机构
bianjibu360@qq.com
联系我们

版权所有©2007- 2021 搜刊数据(sookan.cn) All Rights Reserved 琼ICP备2020005474号
本站是学术论文网络平台,若期刊网有侵犯您的版权,请及时与期刊网客服取得联系,联系信箱: bianjibu360@qq.com    
中国学术期刊网