據調查,全球汽車(chē)電子系統的需求將增長(cháng)到1,500億美元，其中安全系統的年復合增長(cháng)率則高達12.1%，表1給出了汽車(chē)電子中不同應用的增長(cháng)預測[1]。 表1：汽車(chē)電子不同應用的增長(cháng)預測
來(lái)源: Strategy Analytics公司
上表指出，汽車(chē)安全系統是今后幾年內需求增長(cháng)最強勁的領(lǐng)域。研究發(fā)現，汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )系統是汽車(chē)安全系統領(lǐng)域最具革命性的變化[2]，具有重大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。通過(guò)將各種雷達傳感器集成在一起構成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統，這種系統綜合了各種傳感器的優(yōu)勢，由此構成的新的、高精度的傳感器網(wǎng)絡(luò )，能夠極大地改善汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )系統的性能，使之具有防撞報警和市內規避碰撞等安全功能。汽車(chē)雷達系統中77GHz距離傳感器制造成本的大幅度降低，給汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )的普及應用奠定了技術(shù)基礎。本文簡(jiǎn)要介紹汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )的原理、目標識別和位置測量的算法的概念，并介紹77GHz汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )系統的研究的現狀和發(fā)展趨勢。
汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )的構成原理
自從1999年以來(lái)，采用傳統RF元件的77 GHz 遠距離雷達傳感器就獲得了商業(yè)應用，但是，這類(lèi)傳感器的性能和一致性太差，批量生產(chǎn)的成本太高，因而只適用于有限的應用領(lǐng)域。也有一些廠(chǎng)家采用24 GHz 技術(shù)開(kāi)發(fā)近距離雷達傳感器，由于24 GHz技術(shù)的帶寬有限，其測距分辨率較差，且不具備測角分辨率，因而未能成為主流雷達傳感器。在汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )中(圖1)，近/遠距離雷達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，采用這種技術(shù)容易做出一體化的設計方案，收發(fā)模塊的成本大為降低。新型77 GHz汽車(chē)雷達傳感器技術(shù)的成熟，為發(fā)展汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )奠定了基礎。 
圖1：汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )的硬件方框圖[3]
圖1所示的雷達網(wǎng)絡(luò )由四個(gè)等距離分布在安全杠上的新型、近距離(NDS)雷達傳感器(25米)和一個(gè)位于安全杠中間的遠距離(FDS)雷達傳感器(180米)構成。FDS采用77 MHz MMIC 技術(shù)可以改進(jìn)性能并獲得較高的角覆蓋。本文后面的內容將介紹，通過(guò)對各個(gè)NDS進(jìn)行精確的時(shí)間同步，并對其輸出信號利用數字信號處理方法進(jìn)行處理，然后，通過(guò)車(chē)載數據傳輸網(wǎng)絡(luò )將數據傳送到車(chē)載中央處理器，可以實(shí)現對目標距離、多譜勒頻率和方位角的高分辨率測量并對車(chē)輛的動(dòng)作作出判決(圖2)。 
圖2：汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )覆蓋的區域與所需要的近距離傳感器和遠距離傳感器的數量
基于 77GHz MMIC技術(shù)的雷達傳感器是構成汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )的前端關(guān)鍵硬件，后端的信息處理需要用數字信號處理器等高速運算單元來(lái)完成。構建這樣的汽車(chē)雷達網(wǎng)絡(luò )之后，進(jìn)一步能夠實(shí)現諸如碰撞報警和市內碰撞規避等一系列與安全系統相關(guān)的應用。
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