毫米波雷達

2021-03-01 天津聯合津創科技有限公司

毫米波雷達

一、 毫米波雷達的結構與原理

 

毫米波雷達是通過發射和接收毫米波段的電磁波來測量車輛與車輛之間的距離、角度和相對速度的裝置。毫米波雷達檢測具有全天候工作的能力,在智能網聯汽車領域主要用於目標識別和跟蹤。毫米波位於微波和遠紅外波重疊的波長範圍內,根據波傳播理論,頻率越高,波長越短,解析度越高,穿透能力越強,但傳播過程中損耗越大,傳輸距離越短。因此,與微波相比,毫米波具有解析度高、方向性好、抗幹擾能力強和檢測性能好等特點。與紅外線相比,毫米波具有大氣衰減小、對煙霧的穿透性好和受天氣影響小等特點。

目前,汽車領域獲準使用的毫米波雷達主要有24GHz和77~79GHz兩個波段。被稱為毫米波也是由於此類電磁波的波長為1~10mm。毫米波的頻帶頻率高於射頻輻 射,低於可見光和紅外線。24GHz毫米波雷達主要用於50~70m 的中、短程檢測,實 現盲點監測 (BSD)、換道輔助 (LCA)和自動泊車輔助(PA)等功能;77GHz毫米 波雷達主要用於100~250m 的中、遠程檢測,實現諸如自適應巡航 (ACC)、前碰撞預警 (FCW)和高級緊急制動 (AEB)等功能。

毫米波雷達系統結構,主要包括天線、收發晶片和信號處理晶片等。

 

二、 毫米波雷達在智能網聯汽車中的應用

 

毫米波雷達可實現自適應巡航控制、前向防撞報警、盲點檢測、輔助停車、輔助變道以及自主巡航控制等先進的巡航控制功能。為了滿足不同探測距離的需要,可以組合配置各種短程、中程和遠程毫米波雷達。根據實現功能的不同,從毫米波雷達類型、數量以及安裝位置上,都需要進行最優設計和配置。

下面通過幾類典型的智能網聯汽車應用,介紹毫米波雷達的特點、配置方式和實現的主要功能。

(1)自適應巡航 (ACC)系統。自適應巡航是一種駕駛輔助功能,它可以按照設定的車速或距離跟隨前面的車輛,或者根據前車的車速主動控制自車的行駛速度,使車輛與前面的車輛保持安全舒適的距離。ACC 可以有效地解放駕駛人的腳,提高駕駛安全性和舒適性。

在車輛行駛過程中,安裝在車輛前部的毫米波雷達傳感器連續掃描車輛前方環境,車輛的輪速傳感器或其他車速傳感器採集車速信號。例如:當檢測到前車,且根據自車車速、兩車相對速度等判斷距前車距離過小時,ACC 系統可與防抱死制動系統和發動機控制系統協調動作,適當制動車輪,降低發動機輸出功率,使自車與前車始終保持安全距離。

(2)自動緊急制動 (AEB)系統。自動緊急制動是汽車的主動安全輔助裝置,該系統使用毫米波雷達測量自車與前車或障礙物的距離,然後將測量的距離與報警距離和安全距離進行比較。當小於報警距離時,系統會報警提示。當小於安全距離時,即使駕駛人沒有來得及踩下制動踏板,AEB系統也會開始自動制動車輛,從而確保安全駕駛。AEB往往也被認為包含了前方防撞預警功能。

據相關統計表明,絕大多數交通事故是由於駕駛人注意力不集中造成的,AEB可以有效減少因注意力不集中導致的追尾事故以及追尾造成的損失。

(3)換道輔助系統。換道輔助系統通過毫米波雷達、攝像頭等傳感器檢測車輛相鄰側的車道側後方,獲取車輛側面和後方物體的運動信息。根據當前車輛的狀態,結合環境感知情況,通過聲音、燈光等方式提醒駕駛人,讓駕駛人掌握換道的最佳時機,防止換道引起的交通事故。

換道輔助系統包括三個功能:盲點監測 (BSD)、換道輔助 (LCA)和後碰撞預警(RCW),這三個功能的協作有效地防止了變道、轉彎時追尾等交通事故的發生,大大提高了車輛換道過程中的安全性能。

其中,BSD根據其對運動物體相對位置和車輛相對速度的判斷,在車輛盲區時,及時提醒駕駛人注意車道變換的風險。LCA 檢測到目標車輛在相鄰區域以相對較高的速度接近車輛,當兩車之間的距離小於一定範圍時,通過聲音、燈光等方式提醒駕駛人。RCW 檢測同一車道後面相互靠近的移動物體,當有碰撞危險時,它會迅速通過聲音、燈光等發出提醒,以減少碰撞發生的概率。

 

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