汽車雷達傳感器組網(wǎng)技術(shù)研究

隨著人們對汽車駕駛過程當(dāng)中安全性、舒適性要求的不斷提高，汽車雷達被廣泛的應(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，毫米波雷達因探測精度高、硬件體積小和不受惡劣天氣影響等優(yōu)點而被廣泛采用。

但是傳統(tǒng)的單一雷達傳感器還是存在著諸如探測范圍小、可靠性低等缺點。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)護欄、標志牌、行人都會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)。通過將各種雷達傳感器集成在一起構(gòu)成的一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)綜合了各種傳感器的優(yōu)勢，實現(xiàn)了信息分析、綜合和平衡,利用數(shù)據(jù)間的冗余性和互補特性進行容錯處理,克服了單一傳感器可靠性低、有效探測范圍小等缺點,有效地降低了雷達的誤報率。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雷達網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能。

雷達網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成原理

圖1所示的雷達網(wǎng)絡(luò)由四個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(gòu)成，每個雷達傳感器均采用FMCW體制。該傳感器網(wǎng)絡(luò)可在35米的范圍內(nèi)實現(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。

如果需要遠距離探測，可以在安全杠中間增加一個遠距離雷達傳感器。隨著77GHz汽車雷達傳感器技術(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)實現(xiàn)，采用這種技術(shù)容易做出一體化的設(shè)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(tǒng)框圖中，基于77GHzMMIC技術(shù)的雷達傳感器是構(gòu)成汽車雷達網(wǎng)絡(luò)的前端關(guān)鍵硬件，后端的信息處理需要用數(shù)字信號處理器等高速運算單元來完成。傳感器、數(shù)字信號處理單元以及數(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)，即每個近距離傳感器對獲得的回波信號先進行局部處理,然后送入融合中心進行融合以獲得目標的方位、速度信息。控制器是整個雷達網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的最終決策機構(gòu)，它負責(zé)識別目標的距離和速度信息是否對行車安全構(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。

圖2雷達網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖