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雷达技术测定前车行驶状况

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:电子装置会分析这个频率变化,从而得出前车的车速。图2-35 三束雷达测定车距示意图确定具体目标 实际行车中,如在高速公路、多车道路面以及转弯时,在雷达的视野中一般会出现多辆车,这时就要识别哪一辆与本车行驶在同一条车道上,或者说本车应与哪辆车保持选定的距离,这就需要车距调节控制单元来确定车道。这种情况是系统本身的原因,并不表示有故障。图2-37所示为车辆以规定的车距跟着前车(右侧)行驶。

雷达技术测定前车行驶状况

雷达(Radio detecting and ranging(Radar))是一种给物体定位电子手段。其基本原理很简单,即根据物体表面会反射电磁波的原理,反射回来的那部分电磁波就被当做一种“回声”而被接收。

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图2-32 发射器/接收器与物体之间距离与信号传递时间关系图

(1)车距测量 发射信号和接收到反射信号所需要的时间取决于物体之间的距离。如图2-32所示,B的两车间距是A的两倍,那么B中反射信号到达接收器所需时间就是A的两倍。

由于直接测量发射信号和接收到反射信号所需要的时间十分复杂,因此实际采用一种间接测量法,称为调频连续(等幅)波(FMCW)法。这种方法是将连续发射的超高频振荡波(其频率随时间变化)作为发射信号,频率变化(调频)速率为200MHz/ms,作为“运输工具”的载波信号频率为76.5GHz。通过这种方法就可以避免使用很复杂的直接测量时间的方式,只需简单地比较一下发射信号和接收(反射)信号的频率差就可以了。

发射信号和接收(反射)信号的频率差直接取决于物体之间的距离。物体之间的距离越大,反射信号被接收前所“运行的时间”就越长,于是发射频率和接收频率之间的差就越大,如图2-33所示。

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图2-33 发射频率、接受频率关系图

(2)确定前车的车速 要想确定前车的车速,需要应用一种物理效应,即“多普勒效应”。对于能反射出波的物体来说,它相对于发射出波的物体是处于静止状态还是运动状态,是有本质区别的。如果发射出波的物体与反射波的物体之间的距离减小了,那么反射波的频率就提高了;反之若距离增大,那么这个频率就降低。电子装置会分析这个频率变化,从而得出前车的车速。

(3)确定前车的位置 雷达信号呈叶片状向外扩散,信号的强度随着与车上发射器的距离而纵向和横向降低,如图2-34所示。

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图2-34 雷达信号距离变化图

要想确定车辆位置,还需要一个信息,就是本车与前车相对运动的角度。这个角度信息是通过一个三束雷达获得的。各个雷达束接收(反射)信号的振幅比(信号强度)传递的就是这个角度信息,如图2-35所示。

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图2-35 三束雷达测定车距示意图

(4)确定具体目标 实际行车中,如在高速公路、多车道路面以及转弯时,在雷达的视野中一般会出现多辆车,这时就要识别哪一辆与本车行驶在同一条车道上,或者说本车应与哪辆车保持选定的距离,这就需要车距调节控制单元来确定车道。这个过程是相当复杂的,还需要其他附加输入信号。需要的信号中最重要的是摆动传感器信号、车轮转速传感器信号以及转向盘转角信号,对这些信号进行分析就可获得车辆在公路上转弯时的信息。

图2-36所示的“假想”车道是根据带有主动巡航控制系统车辆的当前转弯半径和特定的车道平均宽度得出来的。传感器把测到的本车道上距离本车最近的物体作为车距调节的参照物。由于弯路在不断变化,或在驶入弯道及驶离弯道时,可能出现本车短时失去目标(前车)或将相邻车道上的某车当成目标的情况,这就可能导致车辆短时加速或减速。这种情况是系统本身的原因,并不表示有故障。

图2-37所示为车辆以规定的车距跟着前车(右侧)行驶。当车辆经过90°的弯路时,前车就会脱离雷达信号的发送/接收区,而相邻车道上的一辆车进入了雷达的视野。虽然车距调节控制单元计算了弯道的情况,但还是会短时出现调节过程(这是由另外一辆车引起的)。

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图2-36 确定目标车辆示意图

R—转弯半径 B—车道平均宽度

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