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汽车防撞雷达实验系统的研制-【新闻】遵义

发布时间:2021-04-20 12:11:45 阅读: 来源:保温杯厂家

汽车防撞雷达实验系统的研制

2 引言

随着经济的快速发展,高速公路已经在交通运输中占有重要地位,其正常运转与否事关重大。据有关资料对公路交通事故的统计分析,发现在司机—汽车—道路三个环节中,司机是可靠性最差的一个环节,82%以上的事故是由于司机反映不及时或判断失误引起的;特别在汽车高速行驶情况下,前方目标的正确识别至关重要,而天气或司机的疲劳驾驶等都将影响司机对前方目标识别,而且随着汽车保有量的不断增加,如何提高道路的流量,如何解决天气对高速公路的影响等等,已逐渐引起人们的注意。

为了减少甚至避免交通事故的发生,国内外已经开始对毫米波雷达防撞系统进行了研究,这是因为毫米波的特性保证了它能够适应恶劣的气候条件,如在能见度比较低的雨雾等正需要防撞系统提供帮助的天气条件下,激光和超声波等方式不能正常工作,毫米波雷达则不会受到影响,而且毫米波雷达的天线也不会因为灰尘等污染而产生误差,比较适合在高速公路中运用。另外目前为了解决天气恶劣情况下的安全问题,一般采用尽量降低车速甚至关闭高速公路方法,显而易见,该方式严重影响了国民经济的快速发展。为此,解决交通安全,提高运输能力,积极开发汽车防撞技术具有重要现实意义和广阔市场前景,文中介绍了基于毫米波雷达的防撞实验系统的研制,该系统的成功研制为高速公路中的安全防撞技术研究奠定了基础。

2 防撞雷达系统的基本原理

线性FMCW雷达结构简单,比较适宜测量近距离目标,故作为目前车用防撞雷达的普遍选择方式。其基本原理可以描述为信号的瞬时频率随时间线性变换,当前方有单目标回波时,发射信号和反射信号将进行混频,混频后得到的信号中含有目标的相对距离和相对速度的信息。

如图2—2所示,图2—2a为发射信号和点目标的回波信号,当和前方目标间有相对速度时,信号的回波中含有频移,图2—2b为中频输出的混频信号,通过对中频信号的处理即可获得目标的相对速度和相对距离的信息。现记f2作为发射信号中心频率,B为频带宽度,T为扫频周期,调制信号为三角波,c为光速,R和V分别为目标的相对距离和相对速度。在发射信号的上升段和下降段,中频输出信号可以表示为:

根据和两式,可以获得前方目标的相对距离R和相对速度V为:

3 系统的硬件组成

实验系统是以计算机为中心构成,通过高速多通道的数据采集卡对外部信息进行采集,随后通过计算机相应的软件处理,获得目标的信息,根据相应的危险性情况向司机发出声音、图像等信息报警。为解决拐弯和转向等情况下的目标方位信息,该例中应用陀螺作为探测的辅助手段。系统利用汽车的蓄电池供电,计算机电源则利用逆变器产生222V交流电供电。图3—2所示为实验系统的整体结构图。 3.2 信号发生器

实验系统是利用FMCW雷达作为探测手段,由于采用线性调频方式达到测距的目的,所以雷达信号的线性度对测量距离的精度有较大影响。为了保证足够的线性度,雷达的控制信号选择在2.5~3V之间,这是因为在这段区间内该雷达的VCO压频曲线线性度较好,在控制信号端不需要作很大的调整。考虑到波形方式的可变性,该例利用89C52做信号发生器,首先设计所需的雷达波形数据并存入单片机的数据存储区中,后送D/A转换,经过调整电路产生所需的控制电压波形。该系统选用的D/A为IT公司的TLV5629,该芯片具有22位分辨率,电压输出,最小转换率为2MSPS。所产生的信号为422Hz的三角波。

3.2 微波部件

由于线性FMCW雷达结构简单,比较适宜测量近距离目标,作为目前车用防撞雷达的普遍选择方式,其结构如图3—2所示。该例中雷达的VCO中心频率为34.5GHz,频带宽度选择为322MHz,旁瓣电平低,工作于线性极化,例中选用了该方式的雷达天线。雷达的功率为22mW,该参数的选择和探测距离的长短有关,功率越大可以探测的距离越远,但同时外界的楼房、树木等造成的干扰也就增大。

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