Галерея 2659331
🛑 ПОДРОБНЕЕ ЖМИТЕ ЗДЕСЬ 👈🏻👈🏻👈🏻
Галерея 2659331
Reference #18.ad85655f.1678391331.7834ce8
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в автомобильных транспортных средствах для обеспечения работы элементов систем безопасности. Предложена гомодинная радиолокационная система, которая включает в себя смеситель, выдающий сигнал с выходной частотой смесителя, представляющей собой разность частот двух входных сигналов. При небольшой разности частот низкочастотные шумы могут замаскировать фактический сигнал. Для изменения фазы на заранее заданное значение на одном из входов смесителя устанавливается регулируемый фазовращатель. Фазовращатель смещает частоту входного сигнала таким образом, чтобы выходная частота смесителя была сдвинута на заранее заданное значение. Низкие частоты соответствуют частотам, превышающим частоты шумов. Сдвиг фазы может быть достигнут за счет добавления постоянного значения фазы с заранее заданными временными интервалами. Для соответствия более высоким частотам необходимо повысить частоту дискретизации результирующего сигнала. Технический результат – уменьшения влияния шумов из-за смещения постоянного тока. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к преодолению влияния низкочастотных шумов в радиолокационной системе.
В автомобильных транспортных средствах может быть использована радиолокационная система для выполнения различных функций. Например, радиолокационная система позволяет обеспечить работу элементов систем безопасности, таких как предупреждение о столкновении и адаптивный круиз-контроль. Эффективность таких систем может зависеть от качества работы радиолокационной системы. Принцип работы радиолокационной системы основан на распространении электромагнитной волны, отражающейся от объекта и возвращающейся назад на радиолокационный приемник. Отраженный сигнал может быть смещен по частоте относительно передаваемого сигнала. Используя смеситель, радиолокационное электронное оборудование может генерировать сигнал, соответствующий разнице частот между передаваемым и принимаемым сигналом. Затем значение разности частот может быть обработано таким образом, чтобы вычислить дальность и относительную скорость объекта.
Гомодинный приемник может преобразовывать радиолокационный сигнал с понижением частоты прямо до основной полосы частот без предварительного преобразования сигнала до промежуточных частот. Наличие эхосигналов от неподвижного объекта (без доплеровского эффекта), находящегося при нулевом или почти нулевом расстоянии, может привести к получению сигналов постоянного тока или частотных сигналов «почти» постоянного тока в основной полосе. Сигналы утечки и шумов высокого уровня и широкий разброс по частоте, вызванные фазовым шумом гетеродина, могут подавлять низкочастотные (при близком расстоянии) эхосигналы и эхосигналы постоянного тока.
Шумы, вызванные гомодинным преобразованием с понижением частоты, могут, в основном, представлять собой шумы, вызванные смещением постоянного тока (иногда называемым смещением смесителя). Такое смещение вносит вклад в шумы типа 1/f, 1/f 2 и 1/f 3 . Данный шум (в дополнение к собственному шуму устройства в случае 1/f n составляющих) может быть вызван реакцией одинаковых или почти одинаковых частотных составляющих в смесителе, выполняющем преобразование с понижением частоты, и фазовым шумом самих сигналов. Сигналы потери местного гетеродина приемника (LO) и радиочастотные (RF) сигналы могут смешиваться в постоянный ток. Также при недостаточно точном согласовании частот может наблюдаться внутреннее отражение сигнала утечки от портов смесителя.
Приемопередающая антенна может иметь коэффициент развязки, превышающий 50 дБ, а эхосигналы радиолокационного устройства могут быть ниже уровня передачи более чем на 50 дБ. Уровень потерь в смесителе может быть примерно на 20-25 дБ ниже уровней сигналов гетеродина. Уровень сигналов гетеродина в автомобильных радиолокационных устройствах для гомодинного смесителя может быть всего на 3-5 дБ ниже уровня передачи сигналов. Уровни эхосигналов для объектов, находящихся на небольшом расстоянии, ограничены спадом R 4 , обусловленным уравнением дальности радиолокационного устройства. Более того, эффективная площадь отражения (RCS) целевых объектов может быть физически ограничена величиной распределения в раскрыве антенны, которая может представлять собой очень малую область при небольшой дальности. Таким образом, сигналы утечки в смесителе могут подавлять эхосигналы от близких целевых объектов с низкой площадью отражения, которые характеризуются небольшим относительным движением или отсутствием относительного движения.
Пешеходы могут иметь очень небольшую площадь отражения и низкий доплеровский сдвиг. При небольшом расстоянии до пешехода отраженный эхосигнал может быть замаскирован шумом смещения смесителя. При движении в режиме с частыми остановками транспортное средство с радиолокационным устройством может следовать за целевым транспортным средством до его остановки. Проблемы могут возникать в тех ситуациях, когда целевое транспортное средство имеет небольшую площадь отражения (например, мотоциклы, некоторые автомобили). При приближении транспортного средства к такому целевому транспортному средству и снижении скорости движения эхосигнал от целевого транспортного средства может быть замаскирован смещением смесителя. Это может привести к снижению эффективности работы систем, использующих радиолокационную систему для обнаружения объектов.
В настоящем изобретении предложен гомодинный приемник, содержащий смеситель, выполненный с возможностью принимать первый входной сигнал, основанный на передаваемом сигнале, и второй входной сигнал, основанный на принимаемом сигнале, и фазовращатель, выполненный с возможностью изменять фазу первого входного сигнала или второго входного сигнала на заранее заданное значение, причем выходная частота смесителя сдвигается на это заранее заданное значение. Фазовращатель может быть выполнен с возможностью обеспечивать изменение фазы первого входного сигнала на это заранее заданное значение. Гомодинный приемник может включать в себя ответвитель, выполненный с возможностью связывать передаваемый сигнал с первым входным сигналом, а фазовращатель может быть выполнен с возможностью обеспечивать изменение фазы первого входного сигнала на указанное заранее заданное значение. Фазовращатель может быть выполнен с возможностью обеспечивать изменение фазы второго входного сигнала на указанное заранее заданное значение. Гомодинный приемник может включать в себя малошумный усилитель, выполненный с возможностью обрабатывать принимаемый сигнал и выдавать второй входной сигнал, а фазовращатель может быть выполнен с возможностью обеспечивать изменение фазы второго входного сигнала на указанное заранее заданное значение. Указанное заранее заданное значение изменения фазы может представлять собой заранее заданную постоянную величину. Гомодинный приемник может включать в себя по крайней мере один контроллер, выполненный с возможностью дискретизировать (семплировать) выходную амплитуду смесителя, при этом частота дискретизации для выходной амплитуды смесителя может превышать максимальную ожидаемую выходную частоту смесителя.
Также предложен способ предотвращения возникновения шумов из-за смещения постоянного тока в гомодинном приемнике, в ходе которого изменяют фазу первого входного сигнала в смеситель на заранее заданную величину, смешивают первый входной сигнал и второй входной сигнал в смесителе и выдают выходной сигнал на частоте, сдвинутой на указанное заранее заданное значение таким образом, чтобы выходная амплитуда смесителя превышала соответствующую амплитуду шума. Изменение фазы первого входного сигнала может включать в себя добавление постоянной фазы к первому входному сигналу через заранее заданные временные интервалы. Заранее заданная величина может представлять собой заранее заданное постоянное значение. Первый входной сигнал может быть основан на передаваемом сигнале. Первый входной сигнал может быть основан на принимаемом сигнале.
Также рассматривается радиолокационная система, которая включает в себя гетеродин, выполненный с возможностью генерировать передаваемый сигнал, антенну, выполненную с возможностью передавать передаваемый сигнал и принимать принимаемый сигнал, а также гомодинный приемник, включающий в себя смеситель, выполненный с возможностью смешивать первый входной сигнал, основанный на передаваемом сигнале, и второй входной сигнал, основанный на принимаемом сигнале, и фазовращатель, выполненный с возможностью изменять фазу первого входного сигнала или второго входного сигнала на заранее заданное значение, причем выходная частота смесителя сдвигается на эту заранее заданную величину изменения фазы. Радиолокационная система может включать в себя по крайней мере один контроллер, выполненный с возможностью дискретизировать выходную амплитуду смесителя, при этом частота дискретизации выходной амплитуды смесителя превышает максимальное значение ожидаемой выходной частоты смесителя. Заранее заданное значение изменения фазы может быть выбрана таким образом, чтобы выходная амплитуда смесителя превышала соответствующее значение амплитуды шума на основной частоте. Заранее заданное значение изменения фазы может представлять собой заранее заданную постоянную величину. Фазовращатель может быть выполнен с возможностью изменять фазу первого входного сигнала на заранее заданную величину путем добавления постоянной фазы к первому входному сигналу с заранее заданными временными интервалами. Гомодинный приемник может быть выполнен с возможностью изменять фазу первого входного сигнала на заранее заданное значение. Гомодинный приемник может быть выполнен с возможностью изменять фазу второго входного сигнала на заранее заданное значение. Радиолокационная система может включать в себя ответвитель, выполненный с возможностью обеспечивать передачу передаваемого сигнала на антенну и обеспечивать связанный выходной сигнал на основании передаваемого сигнала, где первый входной сигнал может представлять собой связанный выходной сигнал.
На Фиг. 1 представлена схема транспортного средства, включающего в себя усовершенствованную гомодинную радиолокационную систему.
На Фиг. 2 представлена схема, иллюстрирующая возможную конфигурацию гомодинной радиолокационной системы, включающей в себя регулируемый фазовращатель, который используется для передаваемого сигнала.
На Фиг. 3 представлена схема, иллюстрирующая возможную конфигурацию гомодинной радиолокационной системы, включающей в себя регулируемый фазовращатель, который используется для принимаемого сигнала.
На Фиг. 4 представлен график, иллюстрирующий зависимости частоты от времени для гомодинной радиолокационной системы, которая включает в себя регулируемый фазовращатель.
На Фиг. 5 представлен график, иллюстрирующий зависимости амплитуды от частоты для гомодинной радиолокационной системы, которая включает в себя фазовращатель.
На Фиг. 6 представлена блок-схема способа предотвращения шумов смещения постоянного тока в гомодинной радиолокационной системе.
Далее представлено подробное описание вариантов осуществления изобретения. Описанные варианты приведены исключительно в качестве примеров, которые могут быть воплощены в различных формах. Фигуры необязательно выполнены в масштабе. Некоторые элементы могут быть увеличены или уменьшены с целью изображения деталей конкретных компонентов. Конкретные конструкционные и функциональные особенности, изложенные в данном описании, не должны рассматриваться как ограничение, и приведены лишь в качестве иллюстрации для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами реализации изобретения. Специалистам в данной области техники понятно, что различные признаки настоящего изобретения, изображенные и описанные со ссылкой на любую из фигур, могут быть объединены с признаками, изображенными на одной или нескольких других фигур, для получения вариантов осуществления настоящего изобретения, не указанных и не изображенных в явном виде. Сочетания признаков позволяют представить репрезентативные варианты осуществления для типичных применений. Однако в конкретных вариантах использования или применения может быть желательным выполнить различные комбинации и модификации признаков в соответствии с принципами и идеями настоящего раскрытия.
На Фиг. 1 представлен пример схемы гомодинной радиолокационной системы 12 с линейной частотной модуляцией (LFM) для транспортного средства 10. Гомодинная радиолокационная система 12 может быть выполнена с возможностью прямого преобразования частоты сигнала с понижением до уровня нулевой промежуточной частоты. Радиолокационная система 12 может генерировать электромагнитную волну 30 с определенной частотой и амплитудой. Управляемый напряжением гетеродин (Voltage Controlled Oscillator, VCO) 14 может быть выполнен с возможностью выдачи сигнала 22 с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-сигнала). Управляемый напряжением гетеродин 14 может включать в себя усилитель для выдачи передаваемого ЛЧМ-сигнала 22 с соответствующим уровнем мощности. ЛЧМ-сигнал 22 может представлять собой сигнал, частота которого изменяется с течением времени. Управляемый напряжением гетеродин 14 может генерировать ЛЧМ-сигнал 22, который линейно изменяется во времени, например, согласно уравнению f(t)=f 0 +γt. Частота ЛЧМ-сигнала 22 может повторяться в пределах постоянного диапазона частот. Частота ЛЧМ-сигнала 22 также может быть выбрана таким образом, чтобы она периодически увеличивалась и уменьшалась линейно в пределах некоторого частотного диапазона. Диапазон частот может быть обозначен как полоса частот (bandwidth, BW), и может быть равен разности между максимальным и минимальным значениями частот ЛЧМ-сигнала 22. Выходной ЛЧМ-сигнал 22 управляемого напряжением гетеродина может быть подан на ответвитель 16. Ответвитель 16 может позволять основному передаваемому сигналу 28 проходить к передающей антенне 18. Ответвитель 16 может пропускать большую часть энергии сигнала на передающую антенну 18. Ответвитель 16 также может предоставлять связанный сигнал 20, указывающий на частоту и амплитуду основного передаваемого сигнала 28. Для использования в схеме радиолокационного приемника связанный сигнал 20 может иметь почти такую же частоту, что и основной передаваемый сигнал 28. Основной передаваемый сигнал 28 может быть направлен на передающую антенну 18.
Передаваемый ЛЧМ-сигнал 28 может быть преобразован передающей антенной 18 в электромагнитную волну 30. Передаваемая волна 30 может быть описана следующим уравнением:
где f 0 - частота ЛЧМ-сигнала 22, γ - скорость передачи ЛЧМ-сигнала, которая может быть обозначена как отношение ширины полосы частот импульса (BW) к длительности импульса передатчика (Т и ).
Передаваемая электромагнитная волна 30 может проходить от антенны 18 и может отражаться при столкновении с объектом 32, находящимся на расстоянии R от радиолокационного устройства 12 и движущегося со скоростью и относительно радиолокационного устройства 12. Также может иметь место ситуация, когда на разных расстояниях от транспортного средства будет обнаружено несколько объектов 32, движущихся с разными скоростями относительно транспортного средства. При достижении объекта 32 электромагнитная волна 30 отражается обратно на радиолокационное устройство 12. Отраженная волна 34 может быть принята принимающей антенной 36. Хотя передающая антенна 18 и принимающая антенна изображены в виде отдельных антенн, для выполнения обеих функций может быть использована одна антенна. Отраженная волна 34 может иметь другие амплитуду, частоту и фазу по сравнению с передаваемой волной 30. Отраженная волна 34 может быть описана следующим уравнением:
где с - скорость света, а τ - задержка распространения сигнала, равная 2R/c.
Отраженная волна 34 может быть преобразована принимающей антенной 36 в электрический сигнал 38. Для увеличения амплитуды принимаемого сигнала 38 он может проходить через малошумящий усилитель (LNA) 40. Усилитель 40 может обеспечивать усиленный принимаемый сигнал 42. Для разделения принимаемого сигнала и его использования в разных частях схемы, усиленный принимаемый сигнал 42 может быть направлен через делитель 44 мощности принимаемого сигнала.
Связанный сигнал 20 может быть направлен на вход регулируемого фазовращателя 78. Фазовращатель 78 может быть выполнен с возможностью применять периодический сдвиг фазы ко входному сигналу 20, основанному на передаваемом сигнале. Выходной сигнал 86 фазовращателя 78 может быть направлен через опорный делитель 46 мощности (разветвитель), чтобы разделить опорную частоту для разных частей схемы. Первый выходной сигнал 48 опорного делителя 46 может быть направлен на вход смесителя 50. На второй вход смесителя 50 может быть направлен один выходной сигнал 52 из делителя 44 мощности принимаемого сигнала. Сигнал 52, основанный на принимаемом сигнале, может иметь частоту, отличную от частоты опорного сигнала 48 из-за скорости перемещения объекта 32 относительно радиолокационной системы 12 и удаленности от нее. Смеситель 50 может удалить частоту опорного сигнала 48 из принимаемого сигнала 52. Другими словами, в частотном диапазоне, частота опорного сигнала 48 может быть вычтена из частоты принимаемого сигнала 52. Выходной сигнал 54 из смесителя 50 может быть направлен через фильтр 56. Фильтр 56 может представлять собой фильтр низких частот, удаляющий высокочастотные составляющие из выходного сигнала 54 смесителя. Получающийся синфазный выходной сигнал 58 может иметь частоту, зависящую от скорости и дальности объекта 32, от которого отразилась волна.
В некоторых случаях второй выходной сигнал 60 опорного делителя 46 мощности может быть направлен через постоянный фазовращатель 62, который сдвигает фазу сигнала 60, основанного на передаваемом сигнале, на постоянную величину, равную 90 градусов. Опорный сигнал 64, фаза которого сдвинута на постоянную величину, может быть направлен на вход второго смесителя 66. На вход второго смесителя 66 также может быть направлен выходной сигнал 68 из делителя 44 мощности принимаемого сигнала. Второй смеситель 66 может удалять частоту опорного сигнала 64 со сдвинутой фазой из принимаемого сигнала 68. Выходной сигнал 70 второго смесителя может быть направлен через фильтр 72. Фильтр 72 может представлять собой фильтр низких частот. Данная конфигурация генерирует квадратурный выходной сигнал 74, который смещен по фазе на 90 градусов относительно синфазного выходного сигнала 58.
Синфазный сигнал 58 и квадратурный сигнал 74 могут быть направлены на контроллер 76. Контроллер 76 может включать в себя один или несколько аналого-цифровых преобразователей для выполнения дискретизации сигналов. Дискретизированные сигналы могут быть обработаны для определения амплитудного и частотного компонентов сигналов. Обработанные сигналы могут быть использованы для расчета дальности и относительной скорости объекта 32. Данные о расстоянии и относительной скорости могут быть использованы для выполнения функций предупреждения о столкновении (collision warning, CW), что позволит предупредить водителя о вероятном столкновении с объектом. Дополнительно, функции CW могут предусматривать выдачу тормозной системе команды на увеличение давления торможения для замедления транспортного средства и предотвращения столкновения. Обработанные сигналы также могут быть использованы для выполнения функций адаптивного круиз-контроля (АСС) по регулировке скорости транспортного средства в зависимости от расстояния до объекта и относительной скорости объекта. Система адаптивного круиз-контроля может управлять изменением движущего момента и тормозной системой для поддержания оптимальных значений расстояния и/или скорости. Например, при активной системе адаптивного круиз-контроля она сначала пытается установить скорость транспортного средства равной предпочтительному установленному значению. При обнаружении более медленно движущегося объекта перед транспортным средством система может изменить скорость транспортного средства таким образом, чтобы поддерживать зада
Меган гуляет по улице в шлепанцах и в короткой юбке без трусиков
Красивая брюнетка с большой задницей
Моя знакомая из Флориды она одинока и би