基于毫米波雷达测距的汽车防撞系统研究

基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统设计汽车倒车防撞报警系统是一种基于超声波测距技术的安全辅助设备，能够帮助驾驶员在倒车时避免与障碍物发生碰撞，提高行车安全性。

本文将对该系统的设计进行详细介绍。

首先，该系统主要由超声波传感器、控制器和报警器组成。

超声波传感器负责探测车辆周围的障碍物距离，传输给控制器进行处理。

控制器根据传感器的数据判断是否存在碰撞的风险，并通过报警器向驾驶员发出警告信号，提醒其采取正确的行动。

在系统的设计过程中，首先需要选择合适的超声波传感器。

传感器的选择应考虑其测距范围、精度和对环境的适应性等方面。

一般来说，超声波传感器在测距范围内可以提供较高的测量精度，并且对大多数障碍物均有良好的适应性。

接下来，控制器的设计是系统中的关键部分。

控制器需要实时接收传感器上传的距离数据，并进行数据处理和决策。

控制器可以使用嵌入式系统来实现。

在数据处理方面，可以使用一些常见的算法，如滤波算法、虚拟线算法等，来进行数据处理和障碍物的识别。

在决策方面，可以设置适当的距离阈值，当距离低于该阈值时触发警报。

最后，报警器的设计需要考虑其音量和可靠性。

对于音量，报警器应具备足够的声音大小，以确保驾驶员能够听到警报并及时做出反应。

对于可靠性，报警器应具备较长的寿命和稳定的性能，以确保系统能够长时间稳定运行。

此外，为了提高系统的可用性，还可以考虑加入其它功能，如图像显示功能。

通过搭载摄像头和显示器，可以将车辆周围的情况实时显示在显示器上，使驾驶员更加直观地了解障碍物的位置和距离。

总之，基于超声波测距的汽车倒车防撞报警系统是一种重要的安全辅助设备。

通过合理选择超声波传感器、设计有效的控制器和报警器，并加入其它功能，可以实现对倒车过程的有效监控和警示，提高驾驶员的行车安全性。

基于SystemVue汽车雷达系统研究焦安霞【摘要】针对毫米波雷达射频、信号处理以及超分辨测角问题,提出了一种基于SystemVue进行汽车雷达系统设计和信号处理算法设计的方法;首先,利用SystemVue自带的射频库和通用算法库进行雷达系统设计,真实模拟了毫米波射频、天线及目标环境的相互影响;其次,针对快调频的FMCW信号波形,给出了完整的汽车雷达目标距离、速度和角度的信息处理算法流程;最后,针对汽车雷达系统测角精度较低的问题,提出了基于酉变换MUSIC的测角算法,大大降低了汽车雷达超分辨求角的运算量;仿真结果表明,该方法解决了汽车雷达的链路设计、射频指标对雷达信号处理性能影响的评估问题,更真实、更全面地反映了汽车雷达系统的性能,为雷达系统的研究提供了有力依据.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)004【总页数】4页(P111-114)【关键词】汽车雷达;SystemVue;雷达信号处理;U-MUSIC【作者】焦安霞【作者单位】烟台汽车工程职业学院,山东烟台 265500【正文语种】中文【中图分类】TN950 引言高级辅助驾驶系统(ADAS)是目前智能汽车发展的重要方向，其中汽车雷达在该系统中扮演了重要的角色，汽车毫米波雷达可以探测前方车辆目标，并对目标的属性和某些场景进行分类[1]。

汽车雷达可根据探测距离和功能分为：长距雷达、短距雷达和BSD扫描角雷达。

ADAS工程师根据不同功能和场景应用，利用毫米波雷达输入信息进行汽车行为控制，为用户打造稳定、舒适、可靠、可依赖的辅助驾驶功能，如ACC、LKA，FCW。

汽车雷达传感器能够提供给ADAS系统目标的空间位置和目标的类型信息。

因此，汽车雷达系统对目标的距离、速度、方位信息的测量至关重要。

SystemVue是一款EDA软件，是由德科技公司(Keysight，原安捷伦电子测量部)研发的一款商用软件，主要用于电子系统设计，可以完成通信、雷达等电子系统的信号流模块化的仿真设计[2]。

汽车防撞预警系统设计一、系统概述汽车防撞预警系统主要由传感器、控制器、报警装置和执行机构四部分组成。

传感器负责实时监测车辆周围的环境信息，控制器对收集到的信息进行处理和分析，判断是否存在碰撞风险，如有风险，立即启动报警装置并控制执行机构进行干预。

二、传感器选型与布局1. 传感器选型为实现全天候、全方位的监测，本系统选用毫米波雷达、摄像头和超声波传感器三种传感器。

毫米波雷达具有穿透力强、抗干扰能力强等优点，适用于雨雾等恶劣天气；摄像头可识别道路标志、行人和车辆等目标；超声波传感器则用于检测车辆周围的近距离障碍物。

2. 传感器布局根据车辆结构和行驶需求，本系统将传感器均匀分布在车辆的前后左右四个方向，确保无死角监测。

具体布局如下：（1）前方：安装两个毫米波雷达，分别位于车辆前保险杠两侧，覆盖前方120°的监测范围。

（2）后方：安装一个毫米波雷达，位于车辆后保险杠中央，覆盖后方60°的监测范围。

（3）左右两侧：各安装一个摄像头，分别位于车辆左右两侧，覆盖左右两侧60°的监测范围。

（4）四周：安装四个超声波传感器，分别位于车辆前后保险杠和左右两侧，用于检测近距离障碍物。

三、控制器设计1. 算法设计（1）数据预处理：对传感器采集到的数据进行去噪、滤波等处理，提高数据质量。

（2）目标检测与识别：通过摄像头识别道路标志、行人和车辆等目标，结合毫米波雷达和超声波传感器数据，确定目标的位置、速度等信息。

（3）碰撞风险评估：根据目标的位置、速度等信息，计算与本车的相对距离和相对速度，预测未来一段时间内可能发生的碰撞情况。

（4）预警决策：根据碰撞风险评估结果，判断是否触发预警。

2. 硬件设计控制器硬件部分主要包括处理器、存储器、通信接口等。

处理器选用高性能、低功耗的嵌入式芯片，满足系统实时性和稳定性的需求；存储器用于存储算法模型和运行数据；通信接口负责与传感器、报警装置和执行机构进行数据交互。

基于超声波测距的倒车防撞系统的设计论文作者姓名：申请学位专业：申请学位类别：指导教师姓名(职称)：论文提交日期：毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日基于超声波测距的倒车防撞系统的设计摘要随着社会经济的发展和交通运输业的不断兴旺，汽车的数量在不断的增加。

交通拥挤状况也日益严重，撞车事件也经常发生，造成了很多不可避免的人声伤亡和经济损失，面对这种情况，设计一种响应快、可靠性高并且比较经济的汽车防撞预警系统显得非常的重要。

谈浅雷达系统在提高汽车安全性中的应用【摘要】为提高汽车的舒适性和安全性，现代汽车厂家应用先进的测距技术，给汽车安装了各类的雷达系统，使汽车安全性大大提高，减少事故的发生，确保行车安全。

【关键词】汽车；安全性；测距技术；防撞；雷达1.超声波距离测距它利用超声探测原理，在司机倒车时，能正确的从数码显示器上了解汽车尾部与障碍物之间的距离。

当测距显示小于报警距离时，还能准确报警，及时提醒司机刹车。

超声波接收器则在接收到遇障碍物反射回来的反射波后，也向测量逻辑电路提供一个短脉冲。

最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离。

超声波测距原理简单，成本低、制作方便，但其在高速行驶的汽车上的应用有一定局限性，这是因为超声波的传输速度受天气影响较大，不同的天气条件下传播速度不一样；另一方面是对于远距离的障碍物，由于反射波过于微弱，使得灵敏度下降。

故超声波测距一般应用在短距离测距，最佳距离为4～5米，一般应用在汽车倒车防撞系统上。

2.毫米波雷达长距离测距为了更好的适应道路交通状况，解决盲区视野问题，在日本和美国开展了大量的工作。

如应用毫米波雷达ccd摄像检测交通状况，根据危险程度改变直观信号的音调、颜色和位置，并在显示器中显示。

实现高度智能化，极大的改善车辆的安全性。

雷达是利用目标对电磁波反射来发现目标并测定其位置的。

汽车上应用的雷达采用的是30ghz以上的毫米波雷达。

毫米波频率高、波长短，一方面可缩小从天线辐射的电磁波射束角幅度，从而减少由于不需要的反射所引起的误动作和干扰，另一方面由于多普勒频移大，相对速度的测量精度高。

在汽车上应用毫米波雷达测距，探测性能稳定，环境适应性能好。

3.激光测距激光测距装置是一种光子雷达系统，它具有测量时间短、量程大、精度高等优点，在许多领域得到了广泛应用。

目前在汽车上应用较广的激光测距系统可分为非成象式激光雷达和成象式激光雷达。

非成象式激光雷达根据激光束传播时间确定距离。

毕业论文课题：汽车防碰撞报警系统摘要论文介绍了一种基于单片机的超声波汽车防撞测距报警系统，此系统利用AT89S52单片机作为主控制器，结合超声波测距原理，来实现智能汽车防撞测距报警功能，并进行了系统硬件和软件的设计。

通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最佳的设计方案，并对系统各个单元的原理进行了介绍。

对组成的各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。

此系统具有结构简单，精度高，使用方便等特点。

介绍了系统软件结构，通过编程来实现系统功能。

AbstractPaper describes a microcontroller-based ultrasonic ranging automotive anti-collision warning system, this system uses AT89S52 microcontroller as the main controller, combined with ultrasonic distance measurement principle, to achieve the smart car crash ranging alarm, and make the system hardware and software design. Through a variety of transmitting and receiving circuit design compared to arrive at the best design, and system the principle of each unit are described. Circuit composed of the various systems on a chip was introduced, and explained how they work. This system has a simple structure, high precision, easy to use and so on. Describes the system software architecture, programmed to achieve system functionality.目录摘要 (II)Abstract (III)目录 (IV)第1章绪论 (1)1.1 背景 (1)1.1.1 超声波测距发展综述 (1)1.2 研究内容 (2)第2章超声波测距原理及构想 (3)2.1 超声波传感器介绍 (3)2.1.1 超声波传感器的特性 (4)2.2超声波测距的原理 (5)2.3系统设计原理 (5)2.4系统主要参数 (7)2.4.1 测距仪的工作频率 (7)2.4.2声速 (7)2.4.3 发射脉冲宽度 (7)2.4.4 测量盲区 (7)第3章超声波测距系统方案设计 (9)3.1 发射与接收电路的设计方案 (9)3.2 显示报警单元方案设计 (10)3.2.1系统报警电路设计 (11)3.3 单片机复位电路 (11)3.4 时钟电路 (12)3.5 温度补偿电路 (13)3.6 74HC04N芯片介绍 (14)3.7 探头介绍 (14)第4章系统软件结构 (15)第5章结论 (17)5.1 误差产生原因分析 (18)5.1.1 温度对超声波声速的影响 (18)5.2 针对误差产生原因的系统改进方案 (19)致谢 (21)参考文献 (22)附录1 原理图 (24)附录2源代码 (25)附录3 电子器件列表清单 (30)第1章绪论1.1 背景随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。

泰山学院本科毕业设计基于单片机的汽车防撞报警系统设计所在学院机械与工程学院专业名称机械设计制造及其自动化申请学士学位所属学科工学年级二〇一一级 (3+2) 学生姓名、学号王俊基 ********** 指导教师姓名、职称张秀红讲师完成日期 2013年 5月30日摘要摘要汽车业和电子业是工业界的两大巨头，伴随着汽车和电子工业不断地发展与进步，在现代化的汽车上，越来越广泛地应用了电子技术，汽车的电子化程度愈来愈高。

现在的交通运输业向着高密度的方向发展，电子方面的控制技术也进一步地应用在了汽车的行车安全性与导航方面。

随着社会的不断发展与进步，家庭汽车的数量越来越多，交通事故也与日俱增，交通安全愈来愈引起人们的重视，汽车防撞报警系统也应运而生。

本文以AT89S51单片机为核心，设计汽车的防撞报警系统，且借助于DSP 技术，实现了低成本、高精度测距测速功能的FMCW(调频连续波)防撞雷达设计方案，同时还利用电磁铁同性磁极排斥的原理主动减速，达到防撞的效果。

该防撞报警系统以毫米波雷达为目标探测方式，提出了一款多功能汽车防撞报警系统。

该系统适应性强，有广阔的应用空间，当然还有待于进一步开发。

关键词：AT89S51单片机，DSP,电磁铁，毫米波雷达IAbstractABSTRACTAutomotive industry and the electronics industry is the industry's two giants, along with the automotive and electronics industries continue to develop and progress in the modern car, more and more widely used in the electronics, automotive electronics higher and higher degree of . Now transport direction is towardhigh-density development, electronics control technology is further used in the car driving safety and navigation.With the continuous development and progress of society, more and more family vehicle, traffic accidents also grow with each passing day, traffic safety is paid more and more attention, the automobile anti-collision alarm system also emerge as the times require.This paper takes AT89S51 microcontroller as the core, anti-collision alarm system design of automobile, and with the help of DSP technology, to realize the low cost, high precision ranging measurement function of the FMCW (frequency modulated continuous wave) radar design, but also the principle of electromagnet magnetic poles repel the deceleration, achieve the collision effect. The collision warning system in millimeter wave radar for target detection, while expanding the tracking and recognition to the target, the track-while-scan radar target detection theory, put forward collision warning system is a multifunctional automobile.The system has strong adaptability, broad application space, of course, also need to be further developed.Key words：AT89S51microcontroller, DSP, electromagnet, millimeter wave radII目录目录1 引言 (1)1.1课题的提出及意义 (1)1.2课题研究现状 (1)1.3课题研究内容和预期目标 (2)2.1设计方案的选择 (4)2.2设计方案的总体结构 (5)2.3汽车防撞报警系统的工作原理 (11)3 汽车防撞报警系统的硬件设计 (13)3.1单片机的选型 (14)3.2 DSP芯片的选择 (15)3.3发射前端电路 (15)3.4中频放大电路 (15)3.5 A/D转换电路 (16)3.6 LED显示电路 (16)3.7声光报警电路 (17)3.8电磁铁减速单元模块电路 (18)3.9电源电路设计 (19)4 汽车防撞报警系统的软件设计 (21)4.1 主程序 (21)4.2控制程序流程设计 (23)5 结论 (26)5.1 硬件调试 (26)5.2 软件调试 (26)5.3仿真实验 (27)5.4 测试结果 (29)III目录5.5设计存在的不足 (29)5.6 总体结论 (29)附录 (31)1.汽车防撞报警系统硬件整体电路图 (31)2.汽车防撞报警系统软件程序 (32)参考文献 (39)致谢 (40)IV泰山学院本科毕业设计1 引言1.1课题的提出及意义随着人们生活水平的不断提高，我国汽车的保有量逐年增加，各类交通事故频频发生，其中汽车碰撞事故占大部分，因此汽车防撞报警是亟待解决的问题。

基于汽车毫米波雷达的 CFAR算法研究摘要：随着自动驾驶技术的不断演进，消费者、社会和政府将会提高对自动驾驶汽车的接受度，毫米波雷达频段控制新规的出台、自动驾驶新一代车型的推出和不断宣布进入造车领域的企业等都将推动自动驾驶行业的发展。

本文基于77GHz汽车毫米波雷达平台，其具有穿透能力强，可在雨雪等恶劣天气条件下使用、不受光影变化和背景变化影响的特点，介绍了汽车毫米波雷达的恒虚警检测原理，然后提供了两种工程上常用的CFAR算法：单元平均恒虚警率（CA-CFAR）和有序统计量恒虚警率（OS-CFAR）。

关键词：毫米波雷达；单元平均恒虚警率；有序统计量恒虚警率1.引言近年来，自动驾驶得到快速发展，随着谷歌、苹果、百度、阿里等科技巨头入局造车使这一行业的竞争更加激烈。

为了增加自动驾驶的可靠性，提高自动驾驶的社会接受度，首先提高驾驶员辅助系统（ADAS）的可靠性成为至关重要的一环，而毫米波雷达作为一种非接触式传感器，其穿透能力强、不受光影和背景变化影响、可在雨雪等恶劣天气条件下使用的特点成为ADAS中必不可少的传感器之一。

相较于视觉，其能够提供更加准确的速度和距离信息，且受环境等外界因素的影响远小于视觉，与此同时，毫米波雷达高集成度、小体积、低成本的特点相比于激光雷达更适合大规模的应用。

伴随着采用级联设计方案的下一代4D成像毫米波雷达批量生产上市使用，毫米波雷达的分辨率得到大幅提升，其在自动驾驶领域发挥越来越重要的作用。

恒虚警检测技术是指雷达系统在保持虚警概率恒定条件下确定目标信号是否存在的技术。

雷达在检测目标时，雷达除了会接收到目标的信号，还会接收到杂波、噪声或者干扰信号。

毫米波雷达如何根据杂波、噪声这些背景信息自适应调整恒虚警检测的阈值来保证其具有稳定的恒虚警率是CFAR算法的关键。

本论文对毫米波雷达目标检测原理以及常用的CFAR算法进行了介绍，最后在真实环境下采集了ADC数据，对不同的CFAR算法性能进行了对比。

基于毫米波雷达的车辆障碍物检测算法随着汽车制造技术的发展，车辆安全已经成为了关注的焦点。

其中，车辆障碍物检测是重要的安全问题。

基于毫米波雷达的车辆障碍物检测算法是目前比较成熟、使用广泛的技术。

本文将从以下几个方面介绍这种技术。

## 毫米波雷达的概念和基本原理毫米波雷达是一种通过使用毫米波进行检测的雷达。

毫米波是一种电磁波，波长在1毫米到10毫米之间，是介于微波和红外线之间的电磁波。

因为毫米波具有高频和短波长的特点，所以在探测精度和抗干扰性方面具有一定的优势。

而毫米波雷达则是通过发射和接收毫米波信号来检测车辆前方的障碍物。

毫米波雷达的基本工作原理是：雷达发射毫米波信号，这个信号会穿过透明的物体（比如空气）并射向障碍物。

障碍物会将一部分射向它的波反射回来，射回雷达。

雷达接收到反射回来的波之后，利用回波时间和波速计算出障碍物距离和速度。

## 基于毫米波雷达的车辆障碍物检测算法基于毫米波雷达的车辆障碍物检测算法的基本思路是：通过毫米波雷达获取车辆前方的障碍物信息，再根据这些信息进行车辆自动驾驶、制动等操作。

具体来说，车辆障碍物检测算法一般包括以下步骤：### 步骤1：雷达信号处理利用数字信号处理技术对接收到的毫米波雷达信号进行预处理。

### 步骤2：目标检测在雷达信号处理后，需要对信号进行目标检测，识别出障碍物。

这里常用的方法有微分、二阶微分、CFAR等。

### 步骤3：目标跟踪目标检测完成后，需要对障碍物进行跟踪。

常用的跟踪算法包括Kalman 滤波、扩展 Kalman 滤波等。

### 步骤4：目标分类与参数提取对于检测到的障碍物，需要进行分类，并提取相关的参数。

常用的目标分类算法有支持向量机（SVM）、人工神经网络等。

参数包括障碍物的位置、速度、大小、形状等信息。

### 步骤5：决策与控制在所有目标的分类与参数提取后，根据车辆当前情况，如速度、加速度、车辆倾角、转向角等，通过决策算法进行决策和打分，最后进行车辆控制，如制动、转向等。