毫米波雷达及汽车行驶控制系统

技术领域

本发明实施例涉及雷达技术领域，具体涉及一种毫米波雷达及汽车行驶控制系统。

背景技术

随着人工智能技术的不断更新迭代，越来越多的产品沿着智能化、网络化，无人化的趋势发展，比如：在智能驾驶方面，需要设置毫米波雷达等设备去探测识别车辆周围环境，为汽车在行驶中实现避障、行驶速度的控制提供数据依据。

目前，车辆使用的毫米波雷达探测角度较小，无法实现达到汽车在侧边的前后方向的大范围的角度探测。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种毫米波雷达及汽车行驶控制系统，以期具有大角度的探测范围，提高对探测物的识别精度。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种毫米波雷达，包括：依次设置的天线罩、天线板、金属中框、主控板和底座；所述主控板朝向所述天线罩的一面设有图像采集模组；所述天线板上设有雷达收发控制模组，且与所述主控板电连接；所述金属中框设有供图像采集模组穿过的缺口；所述天线罩采用可使毫米波可穿透的材料制成，所述天线罩与所述底座连接，并且所述主控板、所述天线板和所述金属中框均位于所述天线罩与底座围合的空间内，所述天线罩设有与所述缺口连通的通孔，以使所述图像采集模组延伸至通孔外。

在一种可选的方式中，所述雷达收发控制模组设置于所述天线板上背离所述金属中框的一面，所述金属中框朝向所述天线板的一面在与所述雷达收发控制模组相对应的位置设有第一导热垫。

在一种可选的方式中，所述雷达收发控制模组外盖设有屏蔽罩，所述屏蔽罩用于防止所述天线板上的天线与所述雷达收发控制模组发生电磁干扰。

在一种可选的方式中，所述屏蔽罩与所述雷达收发控制模组之间设有第二导热垫。

在一种可选的方式中，所述底座朝向所述主控板的一面在与所述图像采集模组相对应的位置设有第三导热垫。

在一种可选的方式中，所述金属中框还设有插接孔，所述天线板在与所述插接孔相对应的位置设有第一插接件，所述主控板在与所述插接孔相对应的位置设有第二插接件，所述第一插接件和所述第二插接件中的至少一个穿过所述插接孔与另一个插接配合，以使所述主控板与所述天线板电连接。

在一种可选的方式中，所述金属中框朝向所述天线板的一面的四周设有第一凸缘，所述金属中框朝向所述主控板的一面的四周设有第二凸缘；

当所述第一插接件与所述第二插接件插接配合时，所述天线板的边缘抵靠于所述第一凸缘，所述主控板的边缘部分抵靠于所述第二凸缘。

在一种可选的方式中，所述天线罩与所述底座之间的连接位置设有密封圈。

在一种可选的方式中，所述天线罩包括第一壁以及环绕所述第一壁的外周设置的第二壁，所述第一壁与所述第二壁围合形成收容腔，所述通孔设置于第一壁上且与所述收容腔相连通，所述主控板、所述天线板和所述金属中框均位于所述收容腔内；所述底座朝向所述主控板的一面设有支撑凸起，所述主控板背离所述金属中框的一面抵靠于所述支撑凸起，所述天线罩套设于所述支撑凸起外，并且所述密封圈位于所述支撑凸起的外周壁与所述第二壁的内周壁之间。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种汽车行驶控制系统，包括汽车本体、内置在所述汽车本体的控制平台以及上述的毫米波雷达，所述毫米波雷达设置于所述汽车本体顶部的两侧，所述毫米波雷达与所述控制平台电连接。

本申请实施例的毫米波雷达，通过依次设置天线罩、天线板、金属中框、主控板和底座，天线板与主控板之间通过金属中框隔离开，避免天线板和主控板之间发生电磁干扰，天线板发射毫米波可以穿透天线罩，主控板上的图像采集模组可以通过天线罩的通孔对外部环境进行探测，使得毫米波雷达除了天线进行探测外，还可以借助图像采集模组对外部环境进行探测，使得图像采集模组采集的图像信息可以用于补充天线板发射的毫米波无法探测的区域范围，与传统的雷达相比，该种方式，干扰小，天线板通过发射毫米波所探测的数据信息以及主控板通过图像采集模组采集的图像信息进行信息融合，提高了毫米波雷达的可探测角度范围，同时提高了对探测物的探测精度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的毫米波雷达的一视角的爆炸图；

图2示出了本发明实施例提供的毫米波雷达的立体图；

图3示出了本发明实施例提供的毫米波雷达的仰视图；

图4示出了本发明实施例提供的毫米波雷达的另一视角的爆炸图；

图5示出了本发明实施例提供的汽车行驶控制系统的结构示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

天线罩10；通孔11；第一壁12；第二壁13；插接头14；天线板20；雷达收发控制模组21；第一插接件22；金属中框30；缺口31；第一导热垫32；插接孔33；第一凸缘34；第二凸缘35；主控板40；图像采集模组41；底座50；第三导热垫51；支撑凸起52；屏蔽罩60；外框61；盖板62；第二导热垫70；密封圈80；毫米波雷达100；汽车行驶控制系统200；汽车本体210；控制平台211。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

请参阅图1至图2，图1示出了本发明实施例提供的毫米波雷达100的一视角的爆炸图，图2示出了本发明实施例提供的毫米波雷达100的立体图。在本申请实施例的一方面提供一种毫米波雷达100，毫米波雷达100包括依次设置的天线罩10、天线板20、金属中框30、主控板40和底座50。主控板40朝向天线罩10的一面设有图像采集模组41，天线板20上设有雷达收发控制模组21，并且天线板20与主控板40电连接，金属中框30设有供图像采集模组41穿过的缺口31，天线罩10采用可使毫米波可穿透的材料制成，天线罩10与底座50连接，并且围合形成收容空间，天线板20、金属中框30和主控板40均位于天线罩10和底座50围合的收容空间内。天线罩10设有与缺口31连通的通孔11，以使图像采集模组41延伸至通孔11外。

其中，天线板20为设置有收发天线的电路板，雷达收发控制模组21安装在天线板20上，用于控制天线板20上的天线向外发射毫米波并接受回波信号，通过算法处理，获得探测物体相关探测数据信息，比如探测物体的大小、距离、速度等，但不限于此。

雷达收发控制模组21可以为雷达传感器，比如型号为awr1843的集成单芯片的调频连续波雷达传感器(也称为FMCW雷达传感器)，当然也可以是其他的雷达控制芯片，此处不做具体限制。

主控板40为设置有处理器、电源控制单元、图像处理单元等模块的电路板，图像采集模组41安装在主控板40上，图像采集模组41用于采集物体的视频、图片等图像信息，主控板40用于处理图像采集模组41采集的图像信息，以便获取探测物体的相关信息，比如被探测物体的大小、距离、速度、类型等等，但不限于此。

天线板20与主控板40之间电连接，以便主控板40将图像采集模组41采集的图像信息和雷达收发控制模组21通过天线板20上得天线所发射的毫米波获取的探测数据信息进行融合处理。在进行探测时，由于图像采集模组41所采集图像的方向与天线板20的毫米波的探测方向相同，且图像采集模组41的探测角度的覆盖区至少部分与天线板20所发射的毫米波的探测角度覆盖区重叠，在未相互重叠的探测区域内，图像采集模组41所采集的图像信息可以补充天线板20的探测盲区，从而增加了毫米波雷达100的可探测角度范围；而在相重叠得探测区域内，在每一时刻，被探测物(比如障碍物)可以同时被图像采集模组41和天线板20所发射的毫米波探测到，其中，雷达收发控制模组21可以通过天线板20的天线所发射的毫米波精确地获取探测到物体的距离、速度等数据信息，而主控板40除了图形采集模组可以采集的图像通过内置的控制算法获取被探测物的距离、速度等信息外，还可以通过将采集的图像信息根据内置控制算法判断被探测物体的类别，比如判断探测物体是人、动物等生物体，还是石头、建筑等非生物体。通过上述方式，毫米波雷达可以将图像采集模组41和天线板20之间各自对不同的探测数据信息进行优势互补，或者可以根据两者对同一时刻相同目标的探测数数据按照一定权重取值或者取均值，减少探测误差，从而提高对物体的探测识别精度。

需要说明的是，天线板20上的雷达收发控制模组21根据毫米波获取的探测数据信息的控制算法，以及主控板40通过图像采集模组41图像采集模组41采集图像所获取的探测数据信息的控制算法，以及将进行信息融合的控制算法可以采用现有算法。

本申请实施例的毫米波雷达100，通过依次设置天线罩10、天线板20、金属中框30、主控板40和底座50，天线板20与主控板40之间通过金属中框30隔离开，避免天线板20和主控板40之间发生电磁干扰，天线板20发射毫米波可以穿透天线罩10，主控板40上的图像采集模组41可以通过天线罩10的通孔11对外部环境进行探测，使得毫米波雷达100除了天线进行探测外，还可以借助图像采集模组41对外部环境进行探测，使得图像采集模组41采集的图像信息可以用于补充天线板20发射的毫米波无法探测的区域范围，与传统的雷达相比，该种方式，干扰小，天线板20通过发射毫米波所探测的数据信息以及主控板40通过图像采集模组41采集的图像信息进行信息融合，提高了毫米波雷达100的可探测角度范围，同时提高了对探测物的探测精度。主控板40、金属中框30和天线板20均位于天线罩10和底座50围合的收容空间内，使得天线罩10和底座50可以对主控板40、金属中框30和天线板20起到保护的作用，有利于提高毫米波雷达100的使用寿命，结构上紧凑轻便，占用空间小，便于安装汽车上。

请参阅图3，并结合图1所示，图3示出了本发明实施例提供的毫米波雷达100的仰视图。在一些具体的实施例中，图像采集模组41可以采用鱼眼摄像头，鱼眼摄像头的视场角β可以达到180度以上，而现有的天线板20的天线所能探测的视场角α一般为120度左右，因此，通过图像采集模组41与天线板20的配合使用，与传统的雷达相比较，本申请的毫米波雷达100可以具有180度左右的视场角，大大提高了毫米波雷达100的可探测角度范围。

请返回参阅图1，在一些实施例中，雷达收发控制模组21设置于天线板20上背离金属中框30的一面，金属中框30朝向天线板20的一面在于雷达收发控制模组21相对应的位置设有第一导热垫32。第一导热垫32用于将雷达收发控制模组21传递给天线板20的热量，通过第一导热垫32传递给金属中框30，从而降低雷达收发控制模组21和天线板20的温度，避免雷达收发控制模组21温度过高影响工作性能，保证其工作性能的稳定性。

在一些实施例中，雷达收发控制模组21的外部该设有屏蔽罩60，屏蔽罩60用于防止天线板20与雷达收发控制模组21之间发生电磁干扰。其中，屏蔽罩60可以采用金属材料制成，比如铜、铜合金、铁、铁合金等金属材料，但不限于此。

在一些实施例中，屏蔽罩60与雷达收发控制模组21之间还设有第二导热垫70，第二导热垫70，用于将雷达收发控制模组21产生的热量传递给屏蔽罩60，以便通过屏蔽罩60散发出去，从而进一步降低雷达收发控制模组21的工作温度，保证其工作性能的稳定性，避免雷达收发控制模组21因为温度过高导致无法正常工作。

具体地，屏蔽罩60包括外框61和盖板62，外框61中部设有与雷达收发控制模组21相适配的镂空结构，外框61与天线板20固定连接，雷达收发控制模组21位于外框61的镂空结构内，使得外框61环绕雷达收发控制模组21的外周设置。盖板62盖设于外框61上，以便将雷达收发控制模组21盖封在外框61的镂空结构内部，其中，第二导热垫70位于盖板62与雷达收发控制模组21之间，且第二导热垫70分别与盖板62和雷达收发控制模组21接触，以便雷达收发控制模组21、第二导热垫70、盖板62和外框61形成导热通道。

请参阅图4，图4示出了本发明实施例提供的毫米波雷达的另一视角的爆炸图。在一些实施例中，底座50朝向主控板40的一面在与图像采集模组41相对应的位置设有第三导热垫51，第二导热垫70用于将图像采集模组41产生的热量传递给底座50，以便通过底座50将热量散发到外部环境中，降低图像采集模组41及主控板40的温度，以保证图像采集模组41和主控板40的工作性能。

其中，主控板40除了在图像采集模组41的位置产生较大的热量外，由于主控板40本身需要对图像采集模组41采集的图像信息与天线板20的数据信号进行处理，同时控制各个用电部件之间协调工作，比如电源控制，使得主控板40的功耗较大，因此，在一些具体的实施例中，第三导热垫51的数量也可以为多个，多个第三导热垫51均匀分布设置在底座50朝向主控板40的一面上，并且至少部分设置在底座50上与图像采集模组41相对应的位置，使得主控板40设有图像采集模组41的主要发热区域的温度可以通过第三导热垫51传递给底座50，同时，其他部位的发热区域也可以通过第三导热垫51传递给底座50，以提高主控板40的散热效果。

具体地，为了进一步提高散热效果，降低毫米波雷达100的内部的温度，底座50可以采用金属材料等导热性能较好的材料制成，比如：铝合金等金属材料，但不限于此。

请继续参阅图1和图2，在一些实施例中，金属中框30还设有插接孔33，天线板20在与插接孔33相对应的位置设有第一插接件22，主控板40在与插接孔33相对应的位置设有第二插接件42，第一插接件22和第二插接件42中的至少一个穿过插接孔33与另一个插接配合，以使天线板20与主控板40电连接。

其中，插接孔33为贯穿金属中框30的两端面设置的避让窗口，第一插接件22可以设置于天线板20朝向金属中框30的一面，第二插接件42的可以设置于主控板40朝向金属中框30的一面。第一插接件22和第二插接件42为相适配电连接器，具体地，第一插接件22和第二插接件42可以为板对板连接器，其中一个为母连接器(也称母座)，另一个为公连接器(也称公座)。当然，第一插接件22和第二插接件42也可以为其他可以通过插接配合实现电连接的连接器。

本实施例中，天线板20的第一插接件22和主控板40的第二插接件42穿过插接孔33相互插接配合后，使得天线板20和主控板40既能够实现电连接，同时天线板20与主控板40分别定于金属中框30相互背离的两面，该种方式，结构简单，装配方便，可以实现天线板20、金属中框30和主控板40之间的快速的拆装。

在一些实施例中，金属中框30朝向天线板20的一面的四周设有第一凸缘34，金属中框30朝向主控板40的一面的四周设有第二凸缘35。当第一插接件22与第二插接件42插接配合时，天线板20的边缘抵靠于第一凸缘34，主控板40的边缘抵靠于第二凸缘35。

本实施例通过在金属中框30朝向天线板20一面的四周边缘设置第一凸缘34，以使第一凸缘34围合形成第一容纳空间，位于天线板20中部区域的功耗元件(图未示)可以位于第一容纳空间内，从而避免天线板20位于中部区域的功耗元件与金属中框30发生刚性接触。同样地，通过在金属中框30朝向主控板40的另一面的四周边缘设置第二凸缘35，以使第二凸缘35围合形成第二容纳空间，位于主控板40的中部区域的功耗元件(图未示)可以位于第二容纳空间内，从而避免主控板40位于中部区域的功耗元件与金属中框30发生刚性接触。

其中，插接孔33可以设置于金属中框30的中部区域上，并且连通第一容纳空间和第二容纳空间。同时，主控板40的接地线可以与金属中框30的第二凸缘35电连接，以降低毫米波雷达100内部静电，并且天线板20和主控板40上的功耗元件不会与金属中框30接触导致短路的问题。

需要说明的是，在另一些实施例中，第一容纳空间的形状与天线板20的外形轮廓相适配，第二容纳空间的形状与主控板40的外形轮廓相适配，以使第一插接件22与第二插接件42相互插接配合后，天线板20和主控板40可以分别收容固定于第一容纳空间和第二容纳空间内，从而降低毫米波雷达100的空间尺寸，使整体结构更加紧凑。

在一些实施例中，天线罩10在与底座50的连接位置之间设有密封圈80，密封圈80用于米粉天线罩10与底座50之间的连接间隙，以提高毫米波雷达100的防水性能，使得毫米波雷达100可以在雨天等潮湿的环境中工作。

具体地，天线罩10包括第一壁12和以及环绕第一壁12的外周设置的第二壁13，第一壁12和第二壁13围合有收容腔，也即天线罩10为一端具有开口，另一端封闭的筒状结构，比如方形筒、或圆柱筒等等。通孔11设置于第一壁12上且与收容腔相连通，主控板40、天线板20和金属中框30均位于收容腔内。底座50朝向主控板40的一面设有支撑凸起52，主控板40背离金属中框30的一面抵靠于支撑凸起52，天线罩10套设于支撑凸起52外，并且密封圈80位于支撑凸起52外周壁和第二壁13的内周壁之间。

其中，支撑凸起52围合有避让空间，以便支撑凸起52通过于主控板40朝向底座50的一面边缘相抵靠，使得设置在主控板40朝向底座50的一面功耗元件可以位于避让空间内，而不与底座50发生刚性接触。

在一些实施例中，天线罩10外还设有插接头14，插接头14与主控板40电连接，插接头14，插接头14与主控板40电连接，插接头14用于与外部控制装置电连接，也即外部控制装置通过与插接头14相适配的插接件与插接头14相插接，使外部控制装置实现与毫米波雷达100电连接。其中，插接头14设置于第二壁13外，并且插接头14与第二壁13为一体式结构。

毫米波雷达100通过插接头14与外部控制装置电连接，以便外部控制装置与毫米波雷达100之间进行数据交换及处理，使得外部控制装置获取毫米波雷达100的探测数据并执行相关的操作。作为示例的，外部控制装置可以为汽车内部的控制平台，汽车的控制平台通过与毫米波雷达100电连接，获取毫米波雷达100探测的物体的相对速度、距离等数据后，控制汽车的车速、行驶路线等等，从而实现汽车的智能行驶。

在一些实施例中，天线罩10与底座50可拆卸连接。以便毫米波雷达100内部的天线板20或主控板40出现故障时，方便用户拆卸维护。

具体地，底座50上设有连接孔，连接孔位于支撑凸起52的外周，天线罩10的第二壁13在于连接孔相对应的位置设有固定孔，螺钉等固定件的一端穿过连接孔并螺接固定于固定孔，从而将底座50与天线罩10螺接固定。

请参阅图1至图5，图5示出了本发明实施例提供的汽车行驶控制系统200的结构示意图。在本申请实施例的另一方面，还提供一种汽车行驶控制系统，汽车行驶控制系统200包括汽车本体210、内置在汽车本体210内部的控制平台211以及上述实施例所述的毫米波雷达100，毫米波雷达100设置于汽车本体210顶部的两侧，毫米波雷达100与控制平台211电连接。

其中，控制平台211为汽车内部用于控制各个用电设备之间协调工作的控制主机，毫米波雷达100的数量至少为两个，两个毫米波雷达100分别设置于汽车本体在宽度方向的两侧，作为示例的，其中一个毫米波雷达100设置于汽车本体210的左侧，另一个毫米波雷达100设置于汽车本体210的右侧。由于毫米波雷达100通过图像采集模块41与天线板20的雷达收发模组21进行数据融合后可以具有较大的探测角度方位，以及对障碍物的识别精度，从而保证汽车在侧边的前后方向的外部环境具有大范围的探测区域，大大提高了汽车行驶安全，比如可以大大降低汽车在转向时与人或障碍物发生碰撞的概率，从而降低交通事故，降低人员伤亡和财产损失。另外，在智能驾驶时，控制平台211也可以通过获取毫米波雷达对外部环境的探测数据，比如汽车与障碍物之间的距离、障碍物的大小、与障碍物之间的相对速度等数据信息作出相应的执行动作，比如规划行驶的路线、通过语音提示驾驶员减速慢行、降低车速等等。

需要注意的是，除非另有说明，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本发明实施例的描述中，技术术语“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

此外，技术术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个及以上，除非另有明确具体的限定。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。