摘 要:汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)中77GHz毫米波雷達(dá)傳感器制造成本的大幅度降低,給汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。簡(jiǎn)要介紹了發(fā)展中的毫米波汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)原理、多傳感器組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)以及77GHz汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。為國(guó)內(nèi)汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用提供了借鑒和參考.
關(guān)鍵詞:毫米波;雷達(dá)傳感器;汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)
[b][align=center]The research of automotive radar network based on
millimeter-wave radar sensors
Xu Kui, Zhao Xiuling[/align][/b]
Abstract:With the cost of 77GHz radar sensor in automotive radar system reducing rapidly, the automotive radar network based on millimeter-wave will be widely used in future. This paper explains the framework theory of radar network, the implement procedure of forming network with multi-sensor and the status of research in automotive radar network. It can provide the reference for the development and application of the domestic automobile radar network .
Keyword: Millimeter-wave;Radar sensor;Automotive radar network
1引言
隨著人們對(duì)汽車駕駛過程當(dāng)中安全性、舒適性要求的不斷提高,汽車?yán)走_(dá)被廣泛的應(yīng)用在汽車的自適應(yīng)巡航系統(tǒng),防碰撞系統(tǒng)以及駕駛支援系統(tǒng)中。其中,毫米波雷達(dá)因探測(cè)精度高、硬件體積小和不受惡劣天氣影響等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。但是傳統(tǒng)的單一雷達(dá)傳感器還是存在著諸如探測(cè)范圍小、可靠性低等缺點(diǎn)。特別是在復(fù)雜的行駛狀況下,并線、移線、轉(zhuǎn)彎、上下坡以及道路兩旁的靜態(tài)護(hù)欄、標(biāo)志牌、行人都會(huì)使得雷達(dá)對(duì)主目標(biāo)的識(shí)別十分困難,誤報(bào)率很高。
要想完全解決好雷達(dá)的誤報(bào)問題,還需要采取多傳感器之間的信息融合技術(shù)。通過將各種雷達(dá)傳感器集成在一起構(gòu)成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)綜合了各種傳感器的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)了信息分析、綜合和平衡,利用數(shù)據(jù)間的冗余性和互補(bǔ)特性進(jìn)行容錯(cuò)處理,克服了單一傳感器可靠性低、有效探測(cè)范圍小等缺點(diǎn),有效地降低了雷達(dá)的誤報(bào)率。由此構(gòu)成的新的、高精度的傳感器網(wǎng)絡(luò),能夠極大地改善汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能[1].
2雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成原理
圖1所示的雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)由四個(gè)等距離分布在安全杠上的近距離毫米波雷達(dá)傳感器(Near distance sensor,NDS)構(gòu)成,每個(gè)雷達(dá)傳感器均采用FMCW體制。該傳感器網(wǎng)絡(luò)可在35米的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)水平方位角為120°的覆蓋面。這種近距離、大覆蓋面的雷達(dá)傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在車速不高,路面狀況比較復(fù)雜的情況下(例如市內(nèi)交通),監(jiān)控汽車前向較大范圍內(nèi)的目標(biāo)。如果需要遠(yuǎn)距離探測(cè),可以在安全杠中間增加一個(gè)遠(yuǎn)距離雷達(dá)傳感器。隨著77 GHz汽車?yán)走_(dá)傳感器技術(shù)的成熟,近/遠(yuǎn)距離雷達(dá)傳感器都傾向于采用77 GHz MMIC(毫米波集成電路)技術(shù)實(shí)現(xiàn),采用這種技術(shù)容易做出一體化的設(shè)計(jì)方案,使收發(fā)模塊的成本大為降低。
在圖2所示傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖中[2],基于77GHz MMIC技術(shù)的雷達(dá)傳感器是構(gòu)成汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)的前端關(guān)鍵硬件,后端的信息處理需要用數(shù)字信號(hào)處理器等高速運(yùn)算單元來(lái)完成。傳感器、數(shù)字信號(hào)處理單元以及數(shù)據(jù)融合決策系統(tǒng)之間采用以太網(wǎng)、高速串行連接的方式傳送數(shù)據(jù),以滿足高數(shù)據(jù)率的傳輸要求。數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu),即每個(gè)近距離傳感器對(duì)獲得的回波信號(hào)先進(jìn)行局部處理,然后送入融合中心進(jìn)行融合以獲得目標(biāo)的方位、速度信息??刂破魇钦麄€(gè)雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最終決策機(jī)構(gòu),它負(fù)責(zé)識(shí)別目標(biāo)的距離和速度信息是否對(duì)行車安全構(gòu)成威脅,并通過聲光的形式提示駕駛員或者直接作用于車載控制系統(tǒng)加以調(diào)整。
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車用毫米波雷達(dá)傳感器組網(wǎng)技術(shù)研究