项目：毫米波雷达解析模块
1、预修内容
➢毫米波雷达的基本工作原理；
➢毫米波雷达的安装与标定实验。
2、实验目的
熟悉并掌握无人驾驶汽车环境感知系统中毫米波雷达的基本工作原理以及CAN协议数据的解析方法。通过对毫米波雷达CAN数据的解析，实时获取其检测的前方障碍物在极坐标系下的距离、方向和相对速度等信息，并转换到车辆坐标系下，得到对应目标在平面直角坐标系中的位置和速度。 3、实验环境
软件环境：Ubuntu16.04系统，ros-kinetic，pyqt5。
硬件设备：小旋风第四代无人驾驶车，标配镭神16线激光雷达、大陆ARS408毫米波雷达、6通道超声波雷达、魔客仕单目相机、联适导航R60北斗/GNSS接收机。
4、实验内容
1）针对大陆ARS408毫米波雷达对其输出的CAN数据进行解析。宇扬集团
2）对解析后的极坐标系下的毫米波雷达检测的目标信息如距离、方向、相对速度等进行处理，使其转换至车辆坐标系下，从而得到目标相对车辆的位置、速度，并在平面直角坐标系中显示。
3）DEMO示例软件的运用练习。
胡延照5、实验方式
每位同学独立完成实验内容，与指导教师讨论，并按计划上车实践。
6、实验开发步骤
从内容上分析，可将本实验分为3个步骤：首先绑定正确的本地IP和端口，读取大陆ARS408毫米波雷达输出的CAN协议数据；按照正确的协议格式解析极坐标系下毫米波雷达检测到的前方目标的距离、方向、相对速度等信息，最后将目标信息转换至车辆坐标系下并显示。总的系统框图如图1所示。
图1系统总体框图
6.1读取CAN协议数据
小旋风第四代无人车采用的毫米波雷达为大陆ARS408毫米波雷达，如图2所示。用于探测障碍物的毫米波雷达是高频电子扫描雷达，发射波段为76-77GHz。ARS408采用快斜率FMCW调频体制，在一个测量周期内可以独立测量目标距离与速度，目标的实时刷新率为17Hz。ARS408可在极短的时间内探测到远达250m 的目标，并能分辨两个目标的相对角度与速度。该雷达综合宽视角中距离和窄视角长距离于一体，可提供中距离宽覆盖范围和高分辨率长距离功能。中距离宽视
角不仅可以发现邻近车道侧向切入的车辆，而且可以识别交叉在大车间的车辆和行人。长距离可提供精确的距离和速度数据，具有强大的目标区分能力。其扫描范围示意图如图3所示。
图2大陆ARS408毫米波雷达
图3大陆ARS408毫米波雷达及扫描范围
大陆ARS408毫米波雷达的具体性能参数如图4所示。
探索与创新图4大陆ARS408毫米波雷达性能参数
大陆ARS408毫米波雷达的数据传输方式为：CAN总线，其连接方式如图5
所示。
图5毫米波雷达连接方式（红标注）
具体代码实现如下：
绑定正确的本地IP和端口。本实验采用UDP方式读取CAN数据，并将本地IP设置为：192.168.1.4；本地端口设置为4002：
m_canetip="192.168.1.178";//CAN卡IP
m_canetport=4002;//端口
m_pcip="192.168.1.4";//本地IP
m_pcport=4002;//端口
三点式振荡器//bind socket and receive_data boost::asio::io_service io_service;
boost_udp =new Boost_UDP(io_service,m_pcip,m_pcport,m_canetip,m_canetport);boost_udp->start_sock();
//采用UDP 方式读取CAN 协议数据
6.2解析CAN 协议数据
毫米波雷达最重要的任务就是检测与目标物体的距离、速度和方向。毫米波雷达的测距原理是把无线电波（毫米波）发出去，然后接收回波，根据收发的时间差测得目标的位置数据和相对距离。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离公式为：s=c*t/2，其中s 为目标距离，t 为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间，c 为光速。毫米波雷达测速是基于多普勒效应（Doppler Effect）原理。所谓多普勒效应就是，当声音、光和无线电波等振动源与观测者以相对速度v 运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。也就是说，当发射的电磁波和被探测目标有相对移动，回波的频率会和发射波的频率不同。当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射信号频率。通过检测这个频率差，可测得目标相对于雷达的移动速度，也就是目标与雷达的相对速度。
毫米波雷达通过车辆总线获得所需要的车速、横摆角速度、方向盘转角等信息，并通过CAN 接口输出检测到的目标信息，如距离、方向、相对速度等。解析毫米波雷达的CAN 数据需要按照正确的CAN 协议进行解析，其输出目标信息的数据格式如表1所示，地址为500~53F，共64个目标：
表1输出CAN 数据协议
具体代码实现如下：
if (uiID >=1280&&uiID <=1343){//地址为500~53F
Ident Message Start
bit
Length Description
Range Units Scal ing Def aul Cycle Time 500-53F
CAN_TX _TRACK _RANGE 2411
Range
(+)=away from sensor set at 204.7if>204.70to 204.7
绿故事
m
贵州财经学院学报0.1
50ms
500-53F CAN_TX _TRACK _RANGE _RA TE 5614
Range Rate
(+)=away from sensor set at 81.91if>81.91set at -81.92if<-81.92
-81.92to 81.91
m/s 0.01
81.91
50ms 500-53F CAN_T X_TRA CK_AN GLE
19
10
Azimuth
0=toward front of vehicle parallel to vehicle centerline (+)=clockwise set at 51.1if>51.1set at -51.2if<-51.2
-51.2to 51.1
deg 0.1050ms
豫公网安备41160202000603
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