汽車雷達系統(tǒng)設計的未來之路

2013-08-08 09:56 來源:電子信息網 作者:蒲公英

您深夜還在路上疾馳,急著趕時間,您的電子記錄器幾乎填滿了,您的卡車嚴重超載。雨下得越來越大。您覺得太快了,但是周圍的汽車卻一點也不慢。

突然,一陣警報讓您精神起來。您本能的透過前大燈來觀察前面——什么也看不清。但是您的汽車已經開始了緊急剎車。您撇了一眼儀表盤上的顯示,在那里,一片紅色的圖像越來越大,是一輛翻倒的貨車,擋住了彎道周圍的車道。您的卡車自己停下了,前大燈照亮了正在努力救出貨車司機的救援人員。

歡迎來到雷達輔助駕駛世界。

今后幾年中,雷達會在高級輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)的發(fā)展中扮演重要角色。隨著其角色的擴展,雷達收發(fā)器、信號處理和自動避險等功能將使得車載ADAS系統(tǒng)越來越像作戰(zhàn)飛機中的戰(zhàn)術系統(tǒng),將對汽車系統(tǒng)設計基礎產生很大的影響。

為什么是雷達?

對ADAS的大部分討論都集中在使用可見波長攝像機的被動視覺系統(tǒng)上。而Freescale半導體公司的雷達系統(tǒng)工程師Ralf Reuter很有說服力的論證了77-GHz雷達的作用。Reuter在一次最近的訪談中談論到:“重要的一點是,“ADAS傳感技術”只有雷達是與天氣無關的。而攝像機在識別目標上有優(yōu)勢,雷達更善于探測物體,測量其速度。”Reuter解釋到,出于這些原因,很多重視探測和風險分類評估的早期系統(tǒng)會選擇雷達。他指出:“在歐洲,對卡車緊急剎車系統(tǒng)有很大的需求。它是基于雷達的?!?

雷達系統(tǒng)會啟動一個簡單的中距離系統(tǒng),向前直視整條道路。但是,很快會發(fā)展到多傳感器系統(tǒng),同時包括長距離前視和短距離360度危險評估功能,如圖1所示。

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系統(tǒng)的硬件結構原理圖

圖1.雷達系統(tǒng)能夠進行前向搜索,以及觀察車輛四周。

雖然光學視覺系統(tǒng)非常成熟了,而雷達系統(tǒng)的優(yōu)勢會使其更加完善。Reuter預測,在不久的將來,具有目標識別的多攝像機復雜系統(tǒng)能夠融合視頻和雷達數據,對周圍的世界建立動態(tài)模型。

采集信號

理解雷達對汽車系統(tǒng)設計的影響是從理解傳感器開始的。大部分汽車雷達設計都愿意使用24或者77-GHz自由頻段。發(fā)送器一般是頻率調制的連續(xù)波(FMCW)設計,它發(fā)出“啁啾”:在頻域的快速變化,如圖2所示。

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系統(tǒng)的硬件結構原理圖

圖2.車載雷達將使用啁啾類型的FMCW。

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