汽車(chē)雷達傳感器組網(wǎng)技術(shù)研究

隨著(zhù)人們對汽車(chē)駕駛過(guò)程當中安全性、舒適性要求的不斷提高，汽車(chē)雷達被廣泛的應用在汽車(chē)的自適應巡航系統，防碰撞系統以及駕駛支援系統中。其中，毫米波雷達因探測精度高、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。

但是傳統的單一雷達傳感器還是存在著(zhù)諸如探測范圍小、可靠性低等缺點(diǎn)。特別是在復雜的行駛狀況下，并線(xiàn)、移線(xiàn)、轉彎、上下坡以及道路兩旁的靜態(tài)護欄、標志牌、行人都會(huì )使得雷達對主目標的識別十分困難，誤報率很高。

要想完全解決好雷達的誤報問(wèn)題,還需要采取多傳感器之間的信息融合技術(shù)。通過(guò)將各種雷達傳感器集成在一起構成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統綜合了各種傳感器的優(yōu)勢，實(shí)現了信息分析、綜合和平衡,利用數據間的冗余性和互補特性進(jìn)行容錯處理,克服了單一傳感器可靠性低、有效探測范圍小等缺點(diǎn),有效地降低了雷達的誤報率。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。

雷達網(wǎng)絡(luò )的構成原理

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近距離毫米波雷達傳感器(Neardistancesensor，NDS)構成，每個(gè)雷達傳感器均采用FMCW體制。該傳感器網(wǎng)絡(luò )可在35米的范圍內實(shí)現水平方位角為120°的覆蓋面。這種近距離、大覆蓋面的雷達傳感器網(wǎng)絡(luò )可以在車(chē)速不高，路面狀況比較復雜的情況下(例如市內交通)，監控汽車(chē)前向較大范圍內的目標。

如果需要遠距離探測，可以在安全杠中間增加一個(gè)遠距離雷達傳感器。隨著(zhù)77GHz汽車(chē)雷達傳感器技術(shù)的成熟,近/遠距離雷達傳感器都傾向于采用77GHzMMIC(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，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 )系統框圖中，基于77GHzMMIC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。傳感器、數字信號處理單元以及數據融合決策系統之間采用以太網(wǎng)、高速串行連接的方式傳送數據，以滿(mǎn)足高數據率的傳輸要求。

數據融合系統采用分布式體系結構，即每個(gè)近距離傳感器對獲得的回波信號先進(jìn)行局部處理,然后送入融合中心進(jìn)行融合以獲得目標的方位、速度信息?？刂破魇钦麄€(gè)雷達網(wǎng)絡(luò )系統的最終決策機構，它負責識別目標的距離和速度信息是否對行車(chē)安全構成威脅，并通過(guò)聲光的形式提示駕駛員或者直接作用于車(chē)載控制系統加以調整。

圖2雷達網(wǎng)絡(luò )系統結構圖