车用毫米波雷达传感器组网技术研究

2009-06-09 22:22:34来源: 互联网

  摘要:汽车雷达系统中77GHz毫米波雷达传感器制造成本的大幅度降低,给汽车雷达网络的普及应用奠定了技术基础。简要介绍了发展中的毫米波汽车雷达网络的结构原理、多传感器组网的关键技术以及77GHz汽车雷达网络系统的研究现状。为国内汽车雷达网络的发展和应用提供了借鉴和参考。

1  引言

  随着人们对汽车驾驶过程当中安全性、舒适性要求的不断提高,汽车雷达被广泛的应用在汽车的自适应巡航系统,防碰撞系统以及驾驶支援系统中。其中,毫米波雷达因探测精度高、硬件体积小和不受恶劣天气影响等优点而被广泛采用。但是传统的单一雷达传感器还是存在着诸如探测范围小、可靠性低等缺点。特别是在复杂的行驶状况下,并线、移线、转弯、上下坡以及道路两旁的静态护栏、标志牌、行人都会使得雷达对主目标的识别十分困难,误报率很高。

  要想完全解决好雷达的误报问题,还需要采取多传感器之间的信息融合技术。通过将各种雷达传感器集成在一起构成的一个网络系统综合了各种传感器的优势,实现了信息分析、综合和平衡,利用数据间的冗余性和互补特性进行容错处理,克服了单一传感器可靠性低、有效探测范围小等缺点,有效地降低了雷达的误报率。由此构成的新的、高精度的传感器网络,能够极大地改善汽车雷达网络系统的性能。

2  雷达网络的构成原理

  图1所示的雷达网络由四个等距离分布在安全杠上的近距离毫米波雷达传感器(Near distance sensor,NDS)构成,每个雷达传感器均采用FMCW体制。该传感器网络可在35米的范围内实现水平方位角为120°的覆盖面。这种近距离、大覆盖面的雷达传感器网络可以在车速不高,路面状况比较复杂的情况下(例如市内交通),监控汽车前向较大范围内的目标。如果需要远距离探测,可以在安全杠中间增加一个远距离雷达传感器。随着77 GHz汽车雷达传感器技术的成熟,近/远距离雷达传感器都倾向于采用77 GHz MMIC(毫米波集成电路)技术实现,采用这种技术容易做出一体化的设计方案,使收发模块的成本大为降低。

 

图1汽车雷达网络覆盖的区域  

      在图2所示传感器网络系统框图中,基于77GHz MMIC技术的雷达传感器是构成汽车雷达网络的前端关键硬件,后端的信息处理需要用数字信号处理器等高速运算单元来完成。传感器、数字信号处理单元以及数据融合决策系统之间采用以太网、高速串行连接的方式传送数据,以满足高数据率的传输要求。数据融合系统采用分布式体系结构,即每个近距离传感器对获得的回波信号先进行局部处理,然后送入融合中心进行融合以获得目标的方位、速度信息。控制器是整个雷达网络系统的最终决策机构,它负责识别目标的距离和速度信息是否对行车安全构成威胁,并通过声光的形式提示驾驶员或者直接作用于车载控制系统加以调整。
      
                     

      图2 雷达网络系统结构图                              

3  汽车雷达网络关键技术解决方案

  

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关键字:毫米波  雷达传感器  汽车雷达网络

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2009/0609/article_1010.html
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