一种基于毫米波雷达的多节点同步通信方法与流程

本发明涉及一种多节点同步通信方法，尤其涉及一种基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，适用于汽车等毫米波雷达多节点通信场景。

背景技术：

1、毫米波雷达，是指工作在毫米波频段的雷达，毫米波对应的频率范围为30-300ghz。目前毫米波雷达具有全天时全天候的工作能力，因此被广泛的应用于智能驾驶、交通、安防等领域。

2、同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。毫米波雷达能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标；具有成像能力，体积小、机动性和隐蔽性好。

3、光波在大气中传播衰减严重，器件加工精度要求高。毫米波与光波相比，它们利用大气窗口(毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率)传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。为此，它们在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星-地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。优势主要有以下几点：

4、(1)小天线口径、窄波束：高跟踪和引导精度；易于进行低仰角跟踪，抗地面多径和杂波干扰；对近空目标具有高横向分辨力；对区域成像和目标监视具备高角分辨力；窄波束的高抗干扰性能；高天线增益；容易检测小目标，包括电力线、电杆等。

5、(2)大带宽：具有高信息速率，容易采用窄脉冲或宽带调频信号获得目标的细节结构特征；具有宽的扩谱能力，减少多径、杂波并增强抗干扰能力；相邻频率的雷达或毫米波识别器工作，易克服相互干扰；高距离分辨力，易得到精确的目标跟踪和识别能力。

6、(3)高多普勒频率：慢目标和振动目标的良好检测和识别能力；易于利用目标多普勒频率特性进行目标特征识别；对干性大气污染的穿透特性，提供在尘埃、烟尘和干雪条件下的良好检测能力。

7、(4)良好的抗隐身性能：当前隐身飞行器上所涂覆的吸波材料都是针对厘米波的。根据国外的研究，毫米波雷达照射的隐身目标，能形成多部位较强的电磁散射，使其隐身性能大大降低，所以，毫米波雷达还具有反隐身的潜力。

8、目前大部分毫米波雷达都只能按照固定的通信周期进行的数据交互，当多个毫米波雷达间有数据交互需求，连接到同一条can总线上时这样的通信设计就不能满足不丢帧、低延迟、高可靠性的数据交互要求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，能够在高负载的can通信环境中，实现不丢帧、低延迟、高可靠性的通信能力。

2、本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，包括如下步骤：将一个通信主节点和多个毫米波雷达通信从节点通过can通信总线连接在一起，组成一个can通信网络；所述通信主节点通过can通信将多个毫米波雷达从节点同步至相同时间基准线；所述多个毫米波雷达从节点之间触发报文发送的时间相互错开；每个毫米波雷达从节点在发送报文时，进行分段发送，并在每一段数据发送完成后插入一段空闲时间。

3、进一步地，每个毫米波雷达从节点上电启动初始化后，等待通信主节点的同步命令报文；未收到通信主节点的同步命令报文时，所述毫米波雷达从节点按照自身时钟固定周期发送报文。

4、进一步地，所述通信主节点的同步命令报文的内容包括：发送同步命令报文的时间和次数；所述通信主节点按照固定50ms的周期向多个毫米波雷达从节点发送同步命令报文；所述毫米波雷达从节点每收到20次通信主节点的同步命令报文，会和通信主节点对齐一次时间。

5、进一步地，在收到通信主节点的同步命令报文后，所述毫米波雷达从节点按照通信主节点发送的同步命令报文动态调整发送报文的周期；当毫米波雷达从节点检测到和通信主节点的基准时间偏差较大超过预设阈值时，逐渐在后续的报文发送周期上进行调整，直到将毫米波雷达从节点调整到正确的基准时间上；当毫米波雷达从节点检测到和通信主节点的基准时间偏差较小在预设阈值内时，在下一个报文发送周期上直接调整到正确的基准时间上。

6、进一步地，所述通信主节至少包括逻辑处理器mcu和can通信模块；所述毫米波雷达通信从节点至少包括逻辑处理器mcu、can通信模块和系统计数器模块stm；所述毫米波雷达从节点和通信主节点对齐时间的方式是：将通信主节点发送的同步命令报文中的时间写入毫米波雷达从节点的系统计数器模块stm中；所述毫米波雷达从节点通过逻辑处理器mcu对比周期中断定时器pit和系统计数器模块stm固定时间的偏差值来确定毫米波雷达从节点和通信主节点的时间基准偏差值。

7、进一步地，所述毫米波雷达从节点在发送报文时根据数据的重要性，将发送重要数据的报文发送仲裁优先级设置为高。

8、本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，具有如下优点：1、多个毫米波雷达在相互通信时具有更可靠的通信质量。2、极大的降低了通信过程中丢失数据的可能性。3、有效的防止了通信竞争和报文阻塞造成的数据发送延迟和超时问题。4、能在高负载通信恶劣总线环境中优先保障重要数据的通信。5、可以同时动态同步多个毫米波雷达，其中故障毫米波雷达掉线或上线不会影响正常工作毫米波雷达的同步状态。

技术特征：

1.一种基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，其特征在于，每个毫米波雷达从节点上电启动初始化后，等待通信主节点的同步命令报文；未收到通信主节点的同步命令报文时，所述毫米波雷达从节点按照自身时钟固定周期发送报文。

3.如权利要求2所述的基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，其特征在于，所述通信主节点的同步命令报文的内容包括：发送同步命令报文的时间和次数；所述通信主节点按照固定50ms的周期向多个毫米波雷达从节点发送同步命令报文；所述毫米波雷达从节点每收到20次通信主节点的同步命令报文，会和通信主节点对齐一次时间。

4.如权利要求2所述的基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，其特征在于，在收到通信主节点的同步命令报文后，所述毫米波雷达从节点按照通信主节点发送的同步命令报文动态调整发送报文的周期；

5.如权利要求1所述的基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，其特征在于，所述通信主节至少包括逻辑处理器mcu和can通信模块；所述毫米波雷达通信从节点至少包括逻辑处理器mcu、can通信模块和系统计数器模块stm；所述毫米波雷达从节点和通信主节点对齐时间的方式是：将通信主节点发送的同步命令报文中的时间写入毫米波雷达从节点的系统计数器模块stm中；

6.如权利要求1所述的基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，其特征在于，所述毫米波雷达从节点在发送报文时根据数据的重要性，将发送重要数据的报文发送仲裁优先级设置为高。

技术总结本发明公开了一种基于毫米波雷达的多节点同步通信方法，包括如下步骤：将一个通信主节点和多个毫米波雷达通信从节点通过CAN通信总线连接在一起，组成一个CAN通信网络；所述通信主节点通过CAN通信将多个毫米波雷达从节点同步至相同时间基准线；所述多个毫米波雷达从节点之间触发报文发送的时间相互错开；每个毫米波雷达从节点在发送报文时，进行分段发送，并在每一段数据发送完成后插入一段空闲时间。本发明极大的降低了通信过程中丢失数据的可能性，有效的防止了通信竞争和报文阻塞造成的数据发送延迟和超时问题，且能在高负载通信恶劣总线环境中优先保障重要数据的通信，使多个毫米波雷达在相互通信时具有更可靠的通信质量。技术研发人员：龚岩受保护的技术使用者：立晟智能科技（成都）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1