调频连续波雷达及其在汽车防撞系统中的应用
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．２０１２年第５期
文章编号：１００９—２５５２（２０１２）０５—０１０６一０３
中图分类号：孙９５９，６
文献标识码：Ａ
调频连续波雷达及其在汽车防撞系统中的应用
高香梅，张鉴
（合肥工业大学电子科学与应用物理学院，合肥２３０００９）
摘要：为了保障汽车驾驶的安全性，可以在汽车上安装汽车防撞信息系统。汽车防撞信息系
国内外发展与应用状况
我国在汽车防撞雷达的研究方面比较滞后，多
数研究机构都只针对雷达的某一部分进行研究，也 取得一些可喜的成果，但是受到器件、成本及技术等 方面因素的影响，大多处于实验室阶段，没有实现产 业化。中国科学院上海微系统研究所首次研制成功 小型防潼雷达，其中关键的雷达前端芯片是国内首 次研制成功，拥有独立知识产权，但是制造成本很 高，每套系统大约６０００元。江苏赛博电子有限公司 与大专院校合作研制出一款３８ＧＨｚ汽车雷达防撞 系统。２００８年上海汽车电子工程中心研制出的 ＳＡＥ一１００毫米波防撞雷达系统样机采用ＦＭＣｗ方 案，工作频率为３５ＧＨｚ，测距范围约１００ｍ。该系统 采用２６ｄＢ增益的小型喇叭天线，发射功率为 ４００ｍｗ的波导前端，尺寸为９ｃｍ×１５ｃｍ
ＧＡＯ Ｘｉａｎｇ．ｍｅｉ．ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ
Ｓｄｅｎｃｅ ａｎｄＡｐｐｕｅｄ
（ｃｏｕｅｇｅ ｏｆＥｌｅｃｔｍｌｌｉｃ
Ｐｈｙｓｉｅｓ，ＩＩｅｆｃｉｕｌＩｉｖｅ幅ｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３００（）９，Ｃ五血ａ）
ｃａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔＩｌｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｄ工ｉｖｉｎｇ。ａｎｔｉ．ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ ｄｅｖｉｃｅｓ
参考文献：
［１】鲍迎．小型化２４ｅＨｚ ＦＭｃｗ汽车防撞雷达ｅＤ］．杭州：浙江大
学。２０ｌｌ：１—２．
１６ｃｍ［５】。
电子科技大学对调频连续波雷达的体制和雷达的后 期信号处理进行了较为深入的研究。我国现有毫米 波雷达主要工作于４０ＧＨｚ以下如２４ＧＨｚ、３５ＧＨｚ 等，这主要是由于器件成本以及测试设备方面的限 一】０８一
汽车防撞方面的实用性不强拉ｏ。 １．２调频连续波雷达
尺＝盎瓴．峨＋）
”２丧瓴一一五＋）
（３） （４）
因此，在实际应用中不管目标处于相对运动还 是相对静止运动状态，只要分别求出调制三角波在 上升沿和下降沿的中频信号的频率，就可以利用以 上两式来计算目标的距离和速度信息‘＂。
ＦＭｃｗ汽车防撞雷达工作时通过发射天线向 外发射一系列连续调频连续波，并接受目标的反射 信号。发射波与反射波形状相同。如图ｌ（ａ）所示． 但是时间上滞后缸。缸与目标距离Ｒ的关系可以
（１） （２）
对于运动目标，反射信号中包括一个由目标的
相对运动所引起的多普勒频移五，如图２所示。在
三角波的上升沿和下降沿输出中频频率可分别表
示为：
五＋＝Ⅳ一厶 五一＝Ｖ＋五
雷达的测距精度和距离分辨率，在设计调制信号波
形产生电路时，其稳定度和线性度是需要重点考虑 的因素。
上两式中Ⅳ为目标物体相对静止时中频信号 的频率乒为多普勒频移，根据多普勒原理，多普勒
发生。
制造成的。目前这些雷达系统尚未见诸商业化应用 的报道。我国对汽车防撞雷达的研究尚处于起始阶 段，还有很多的问题有待解决。 国际上对汽车防撞雷达的研究始于２０世纪６０ 年代，研究主要在以德国、美国和日本为代表的西 方发达国家内展开。随着微波技术理论及其器件集 成技术的高速发展，以及处理器性价比的突飞猛进， 使得研制成本降低。再加之各国的Ｉ髑 （智能交通系统）计划全面启动，对于防撞雷达系统 的性能要求也大致达成了共识。于是汽车防撞雷达 的研究成为近年来雷达领域的研究热点，并且已经 研制出可供装车使用的产品。如美国公共交通管理 局研制的一种３６ＧＨｚ汽车防撞雷达系统，当发现前 方３０一４５ｍ处有障碍物时可自动刹车。日本研制 的一种６０ＣＨｚ脉冲多普勒体制汽车防撞雷达系统， 作用距离５一１５０ｍ。丰田汽车公司使用毫米波雷达 和ｃｃＤ摄像机对前后车距进行动态监测，车距小于 闭值时就发出警报。本田公司使用扇形激光束来扫 描雷达传感器，即使在弯道行驶也可以监测前后车 辆和障碍物的距离∞］。 现在许多车电系统厂商都致力于研发汽车主动 防撞设施，大部分仍然在研发测试阶段。由于制造 成本很高，目前只有宝马、奔驰、三菱等极少数品牌 的高档车采用了防撞技术，安装在普及型轿车上还 需要一些时问。奔驰公司在Ｂｅｌｌ２６００Ｓ级轿车上安 装了距离自动控制雷达，可以在４０至１６０公里时速 范围内自动调节车速，还可以根据时速确定自车与 前车的距离，一旦距前车太近。自车就自动减速以避 免追尾碰撞。但是由于其设定的前方距离较大，在 中国销售的车辆就没有安装此项功能。
［２］武守俊．毫米波汽车防撞雷达设计及其信号处理算法研究［Ｄ］．
成都：电子科技大学。２００７：１２—１３．
（下转第１１３页）
万方数据
表４横孔直径的＾ＶＧ曲线法评定
６
Βιβλιοθήκη Baidu结束语
本文设计了基于超声相控阵的金属板无损探伤
检测方案，详细阐述了检测原理和缺陷精确定位的 方法，对本实验中可能出现的非缺陷回波以及解决 方法进行了阐述。按照检测方案和实验步骤，完成 了实验所需要数据的检测。对波形图中出现的非缺 陷回波进行了分析。根据检测结果，对横孔的踏面 径向深度和轴向深度进行了计算分析，应用ＡＶＧ曲 线法对横孔直径进行了定量评定。结果表明，缺陷 较浅则检测的误差波动较小、干扰波较少；缺陷较深 则可能出现轮廓回波等非缺陷波，对缺陷回波的分 析有较大影响；远场区的缺陷可以通过ＡＶＧ曲线进 行精确评定。 进一步的工作可从以下几个方面开展：增加液 浸法检测以完善多种检测方案的对比；在配置标准 图９为相对误差分析曲线图，从图９中可以看 出，对位于远场区的缺陷回波进行评定更为精确，相 对误差都能控制在可接受范围以内；而对位于近场 区的缺陷回波进行评定则较为困难，相对误差不能 满足评定要求。其原因在于通用ＡＶＧ曲线图中的 远场区部分是经过计算校准得到的，而近场区部分 则是通过直探头实际检测得到的，但是直探头的型 号多样，不同型号的直探头性能也有所差异，因此在 近场区部分存在误差。本实验通过相控阵探头调整 扫查角度实现Ｏ。扫描来模拟直探头，相控阵探头声 束与直探头声束差异较大，这也是导致在近场区相
４
信号的放大、滤波和数模转换可以使用
ＭＡＸ“０４３实现。ＭＡＸｌｌ０４３是业内首款集成信号
处理器，用于汽车自适应巡航控制，ＭＡＸｌｌ０４３是４ 路单端或差分、１６位同时采样ＡＤＣ。ＭＡｘｌｌ０４３每 通道包含通用的滤波器模块和可编程增益放大器 （ＰＣＡ）。每通道的滤波器由７级２阶可编程滤波器 单元构成，可以构建成１４阶滤波器。滤波器系数用 户可编程。每个２阶滤波器均可配置为低通（口）、 高通（ＨＰ）或带通（ＢＰ），并可选择校准。ＰＣＡ可以 设置增益的范围为１至６４，ＰＧＡ内包含均衡（ＥＱ） 功能，在Ｃｗ线性调频雷达等应用中自动提升幅度 较低的高频信号Ｈ】。 ３
统一般采用毫米波副距雷达，并且为调频连续波（ＦＭＣＷ）雷逸。比较了毫米波脉冲和ＦＭＣＷ 雷达汽车防撞系统的基本工作原理。具体地论述了ＦＭＣＷ雷达的基本结构和硬件实现方式；最
后简单介绍了该种雷达在国内外的发展状况以及在汽车防撞系统中的应用。 关键词：交通安全；防撞雷达；调频连续波；信号处理
ＦＭＣＷ
ｒａｄａｒ ａｎｄ ａｐｐＩｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｔｉ．ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ
把接收到的回波信号与发射信号混频后经带通 一１０７一
万方数据
滤波器得到所需模拟中频信号。由于发射、接收单 元的发射功率较小，信号在空气中传播会衰减部分 能量，从混频器输出的差拍信号较小，并且会参杂很 多杂波信号，如果直接对信号进行采集肯定无法实 现，因此在对中频信号进行处理时首先进行放大，低 通滤波后，再进行中频放大，完成幅度统一的功能， 然后送Ａ／Ｄ转换器进行模数转换，最后送至数字信 号处理部分。 数据处理部分消除中频信号中不必要的信号 （如杂波）和干扰信号，并对经过中频放大的混频信 号进行处理，从信号频谱中提取目标距离和速度等 信息。报警模块是在情况危险时向司机发出报警， 或者直接控制汽车的行驶状态，从而避免事故的
ｗａｖｅ（ＦＭＣＷ）ｒａｄａＢ．．ｎｌｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｔＩｌｅｏｒｙ Ｄｆ ＦＭＣｗ ａｕ【ｏｍｏⅡｖｅ ａｎｔｉ—
ａｒｅ
ｃｏＵｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓＳｅｄ．
Ａｎｄ ｔ｝ｌｅ ｂａｓｉｃ
ｏｆ ｔｈｉｓ
ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ
ａｐｐＩｉｃａｔｉｏｎ
万方数据
度，计算两车的问距Ｒ＝÷ｄ。，其中ｃ为电磁波传播
的速度。
频移五可由下式求得五＝孕。式中二为发射信号
中心频率，“为目标的相对运动速度。ｔ，的符号由目 标相对运动的方向决定，通常规定目标靠近雷达系 统时”为正值；反之ａ为负值。可由以上各式求得 目标的距离和速度分别为：
脉冲测距方式原理虽然简单（即测定发射脉冲 和接收脉冲之间的时间差）。但是在具体的技术实 现上存在一定的难度。如果目标距离相对较近时， 发射信号和接收信号之间的时间差非常小，仅仅几 个纳秒。这就要求系统采用高速信号处理技术，从 而使近距离测量变得十分复杂．成本也大幅上升。 另外ＮＡＳＡ５８２７号技术备忘录中肯定地指出：单脉 冲方式用于防撞雷达测角不可行。因此脉冲雷达在
日益突出的情况下，迫切需要找到一种合适的汽车 主动防撞装置，用来确保行车安全。公路交通汽车 事故分析表明；８０％以上的车祸是由于司机反应不 及时或判断失误造成的；特别是在汽车高速行驶的 情况下，前方目标的正确识别至关重要，如果司机能 提早Ｏ．５秒钟意识到危险并采取措施，可避免迎面 碰撞事故３０％，追尾事故５０％，若提早１秒钟采取 措施则绝大多数事故可避免ｏ】。为了最大限度地 减少汽车交通事故。国内外已经开始对毫米波雷达 防撞系统进行了研究，这是因为毫米波的特性保证 了它能够适应恶劣的气候条件，如在能见度比较低 的雨雾等正需要防撞系统提供帮助的天气条件下。 激光和超声波等方式不能正常工作，毫米波雷达则 不会受到影响；而且毫米波雷达的天线也不会因为 灰尘等污染而产生误差，比较适合在高速公路中运
构如图３所示，主要由调制波形发生器、压控振荡 器、定向耦合器、收发天线、混频器、低通滤波器、中 频电路、Ａ／Ｄ转换器、数字信号处理器、声光报警器
组成。
ｂｆ
｜圭｜３
ｆ’ＭＣＷ冒达系玩结构
图１
ＦＭｃｗ雷达测距原理
雷达的发射波是被调制的射频信号，由ＶＣＯ在 调制信号的作用下产生，经天线向外辐射。一般在 调频连续波雷达中调制信号为三角波或锯齿波信 号，Ｖｃ０输出信号的频率随调制信号的幅度线性变 化。因此调制信号稳定度和线性度的好坏直接影响
ｘ
结束语
对于汽车防撞雷达的研制而言，现阶段主要存
在虚警和漏警两大技术难题，对前方车辆的角度测 量方法也存在一定的难度。目前的防撞雷达在直线 上实现防撞报警已经积累了相当多的经验，但是在 复杂路面情况时就会出现问题。国外汽车防撞雷达 已投入使用并收到了很好的效益。未来防撞雷达必 定向着小型、智能、节能化方向发展。如果我国的雷 达厂家能生产出符合标准的汽车防撞雷达，将会产 生巨大的经济效应。
表示为出＝２∥ｃ。其中ｃ为光速。发射信号与反射
信号在某一时刻的频率差即为混频输出的中频信号
频率△厂．如图ｌ（ｂ）所示。根据三角关系嚣２击
（ｒ为扫描周期），由图ｌ（ａ）可得Ｒ＝萧甑
容易看出，目标距离与前端混频输出的中频频
率成正比。 ２
．甲
图２
ＦＭＣＷ雷达铡速原理
ＦＭＣＷ雷达系统结构 调频连续波（蹦Ｃｗ）汽车防撞雷达系统的结
Ｏ
引言
在我国汽车数量逐年增加，公路交通安全阗题
用。汽车防撞雷达按照安装位置的不同和需要防护 避让的目标不同可以分为前向雷达、倒车雷达、侧向 雷达。汽车主动防撞雷达主要是指前向雷达，它具 有测速、测距以及测角的功能，同时具有判断目标车 辆对己车的威胁程度，并发出不同的警报信息提醒
司机注意安全。因此，解决交通安全，积极开发汽车
ｂｅ ｉｎｓｔａＵｅｄ ｉｎｔｏ山ｅ
丑ｕｔｏｎｌｏｂｉｌｅ，Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｔｉ．ｃｏＵｉｓｉｏｎ ｒａｄａ碍ｇｅｎｅｒａⅡｙ ｕｓｅ【ｈｅ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｍｍｉｍｅｔｅｒ ｗａｖｅ
ａｒｅ
ｒａｎ舀ｎｇ，ｗｈｉｃｈ
ａｌｓ０ ｐｕｔ
ｔｈｅ ｂｅｑｕｅｎｅｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
一１０６～
防撞技术具有重要的现实意义和广阔市场前景。
１
汽车防撞雷达的工作原理
根据测距原理的不同。毫米波雷达测距有脉冲
雷达和调频连续波（ＦＭＣｗ）雷达两种。 １．１脉冲雷达
脉冲测距的原理是通过判断发射脉冲信号与目 标反射信号之问的时间差“，结合毫米波的传播速
收稿副瞬：∞ｌｌ—ｎ一２９ 基金项耳：中央高校基本科研业务费专项资金（２Ｄ１１ＨＧＱｃ０９９７） 作者简介：高香梅（１９８６－），女，硕士研究生，主要从事ＦＭｃｗ汽车 防撞雷达方面的研究。
ｆ．ｏｒｗａｒｄ．Ｆｉｎａｕｙ，ｔｈｅ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｉｃｈ ｔ｝ｌｅ
ｉｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ
ｃｏＵｉｓｉｏｎ
ａＶｏｉｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎｎ口ｄｕｃｅｄ．
Ｋ舒ｗｏｒｄｓ：缸盛ｃ ｓ小ｔｙ；ａｎ畦－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ；ＦＭＣＷ；ｓｉｇｎａｌ ｐ僦ｅｓｓｉｎｇ
文章编号：１００９—２５５２（２０１２）０５—０１０６一０３
中图分类号：孙９５９，６
文献标识码：Ａ
调频连续波雷达及其在汽车防撞系统中的应用
高香梅，张鉴
（合肥工业大学电子科学与应用物理学院，合肥２３０００９）
摘要：为了保障汽车驾驶的安全性，可以在汽车上安装汽车防撞信息系统。汽车防撞信息系
国内外发展与应用状况
我国在汽车防撞雷达的研究方面比较滞后，多
数研究机构都只针对雷达的某一部分进行研究，也 取得一些可喜的成果，但是受到器件、成本及技术等 方面因素的影响，大多处于实验室阶段，没有实现产 业化。中国科学院上海微系统研究所首次研制成功 小型防潼雷达，其中关键的雷达前端芯片是国内首 次研制成功，拥有独立知识产权，但是制造成本很 高，每套系统大约６０００元。江苏赛博电子有限公司 与大专院校合作研制出一款３８ＧＨｚ汽车雷达防撞 系统。２００８年上海汽车电子工程中心研制出的 ＳＡＥ一１００毫米波防撞雷达系统样机采用ＦＭＣｗ方 案，工作频率为３５ＧＨｚ，测距范围约１００ｍ。该系统 采用２６ｄＢ增益的小型喇叭天线，发射功率为 ４００ｍｗ的波导前端，尺寸为９ｃｍ×１５ｃｍ
ＧＡＯ Ｘｉａｎｇ．ｍｅｉ．ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ
Ｓｄｅｎｃｅ ａｎｄＡｐｐｕｅｄ
（ｃｏｕｅｇｅ ｏｆＥｌｅｃｔｍｌｌｉｃ
Ｐｈｙｓｉｅｓ，ＩＩｅｆｃｉｕｌＩｉｖｅ幅ｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３００（）９，Ｃ五血ａ）
ｃａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔＩｌｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｄ工ｉｖｉｎｇ。ａｎｔｉ．ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ ｄｅｖｉｃｅｓ
参考文献：
［１】鲍迎．小型化２４ｅＨｚ ＦＭｃｗ汽车防撞雷达ｅＤ］．杭州：浙江大
学。２０ｌｌ：１—２．
１６ｃｍ［５】。
电子科技大学对调频连续波雷达的体制和雷达的后 期信号处理进行了较为深入的研究。我国现有毫米 波雷达主要工作于４０ＧＨｚ以下如２４ＧＨｚ、３５ＧＨｚ 等，这主要是由于器件成本以及测试设备方面的限 一】０８一
汽车防撞方面的实用性不强拉ｏ。 １．２调频连续波雷达
尺＝盎瓴．峨＋）
”２丧瓴一一五＋）
（３） （４）
因此，在实际应用中不管目标处于相对运动还 是相对静止运动状态，只要分别求出调制三角波在 上升沿和下降沿的中频信号的频率，就可以利用以 上两式来计算目标的距离和速度信息‘＂。
ＦＭｃｗ汽车防撞雷达工作时通过发射天线向 外发射一系列连续调频连续波，并接受目标的反射 信号。发射波与反射波形状相同。如图ｌ（ａ）所示． 但是时间上滞后缸。缸与目标距离Ｒ的关系可以
（１） （２）
对于运动目标，反射信号中包括一个由目标的
相对运动所引起的多普勒频移五，如图２所示。在
三角波的上升沿和下降沿输出中频频率可分别表
示为：
五＋＝Ⅳ一厶 五一＝Ｖ＋五
雷达的测距精度和距离分辨率，在设计调制信号波
形产生电路时，其稳定度和线性度是需要重点考虑 的因素。
上两式中Ⅳ为目标物体相对静止时中频信号 的频率乒为多普勒频移，根据多普勒原理，多普勒
发生。
制造成的。目前这些雷达系统尚未见诸商业化应用 的报道。我国对汽车防撞雷达的研究尚处于起始阶 段，还有很多的问题有待解决。 国际上对汽车防撞雷达的研究始于２０世纪６０ 年代，研究主要在以德国、美国和日本为代表的西 方发达国家内展开。随着微波技术理论及其器件集 成技术的高速发展，以及处理器性价比的突飞猛进， 使得研制成本降低。再加之各国的Ｉ髑 （智能交通系统）计划全面启动，对于防撞雷达系统 的性能要求也大致达成了共识。于是汽车防撞雷达 的研究成为近年来雷达领域的研究热点，并且已经 研制出可供装车使用的产品。如美国公共交通管理 局研制的一种３６ＧＨｚ汽车防撞雷达系统，当发现前 方３０一４５ｍ处有障碍物时可自动刹车。日本研制 的一种６０ＣＨｚ脉冲多普勒体制汽车防撞雷达系统， 作用距离５一１５０ｍ。丰田汽车公司使用毫米波雷达 和ｃｃＤ摄像机对前后车距进行动态监测，车距小于 闭值时就发出警报。本田公司使用扇形激光束来扫 描雷达传感器，即使在弯道行驶也可以监测前后车 辆和障碍物的距离∞］。 现在许多车电系统厂商都致力于研发汽车主动 防撞设施，大部分仍然在研发测试阶段。由于制造 成本很高，目前只有宝马、奔驰、三菱等极少数品牌 的高档车采用了防撞技术，安装在普及型轿车上还 需要一些时问。奔驰公司在Ｂｅｌｌ２６００Ｓ级轿车上安 装了距离自动控制雷达，可以在４０至１６０公里时速 范围内自动调节车速，还可以根据时速确定自车与 前车的距离，一旦距前车太近。自车就自动减速以避 免追尾碰撞。但是由于其设定的前方距离较大，在 中国销售的车辆就没有安装此项功能。
［２］武守俊．毫米波汽车防撞雷达设计及其信号处理算法研究［Ｄ］．
成都：电子科技大学。２００７：１２—１３．
（下转第１１３页）
万方数据
表４横孔直径的＾ＶＧ曲线法评定
６
Βιβλιοθήκη Baidu结束语
本文设计了基于超声相控阵的金属板无损探伤
检测方案，详细阐述了检测原理和缺陷精确定位的 方法，对本实验中可能出现的非缺陷回波以及解决 方法进行了阐述。按照检测方案和实验步骤，完成 了实验所需要数据的检测。对波形图中出现的非缺 陷回波进行了分析。根据检测结果，对横孔的踏面 径向深度和轴向深度进行了计算分析，应用ＡＶＧ曲 线法对横孔直径进行了定量评定。结果表明，缺陷 较浅则检测的误差波动较小、干扰波较少；缺陷较深 则可能出现轮廓回波等非缺陷波，对缺陷回波的分 析有较大影响；远场区的缺陷可以通过ＡＶＧ曲线进 行精确评定。 进一步的工作可从以下几个方面开展：增加液 浸法检测以完善多种检测方案的对比；在配置标准 图９为相对误差分析曲线图，从图９中可以看 出，对位于远场区的缺陷回波进行评定更为精确，相 对误差都能控制在可接受范围以内；而对位于近场 区的缺陷回波进行评定则较为困难，相对误差不能 满足评定要求。其原因在于通用ＡＶＧ曲线图中的 远场区部分是经过计算校准得到的，而近场区部分 则是通过直探头实际检测得到的，但是直探头的型 号多样，不同型号的直探头性能也有所差异，因此在 近场区部分存在误差。本实验通过相控阵探头调整 扫查角度实现Ｏ。扫描来模拟直探头，相控阵探头声 束与直探头声束差异较大，这也是导致在近场区相
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信号的放大、滤波和数模转换可以使用
ＭＡＸ“０４３实现。ＭＡＸｌｌ０４３是业内首款集成信号
处理器，用于汽车自适应巡航控制，ＭＡＸｌｌ０４３是４ 路单端或差分、１６位同时采样ＡＤＣ。ＭＡｘｌｌ０４３每 通道包含通用的滤波器模块和可编程增益放大器 （ＰＣＡ）。每通道的滤波器由７级２阶可编程滤波器 单元构成，可以构建成１４阶滤波器。滤波器系数用 户可编程。每个２阶滤波器均可配置为低通（口）、 高通（ＨＰ）或带通（ＢＰ），并可选择校准。ＰＣＡ可以 设置增益的范围为１至６４，ＰＧＡ内包含均衡（ＥＱ） 功能，在Ｃｗ线性调频雷达等应用中自动提升幅度 较低的高频信号Ｈ】。 ３
统一般采用毫米波副距雷达，并且为调频连续波（ＦＭＣＷ）雷逸。比较了毫米波脉冲和ＦＭＣＷ 雷达汽车防撞系统的基本工作原理。具体地论述了ＦＭＣＷ雷达的基本结构和硬件实现方式；最
后简单介绍了该种雷达在国内外的发展状况以及在汽车防撞系统中的应用。 关键词：交通安全；防撞雷达；调频连续波；信号处理
ＦＭＣＷ
ｒａｄａｒ ａｎｄ ａｐｐＩｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｔｉ．ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ
把接收到的回波信号与发射信号混频后经带通 一１０７一
万方数据
滤波器得到所需模拟中频信号。由于发射、接收单 元的发射功率较小，信号在空气中传播会衰减部分 能量，从混频器输出的差拍信号较小，并且会参杂很 多杂波信号，如果直接对信号进行采集肯定无法实 现，因此在对中频信号进行处理时首先进行放大，低 通滤波后，再进行中频放大，完成幅度统一的功能， 然后送Ａ／Ｄ转换器进行模数转换，最后送至数字信 号处理部分。 数据处理部分消除中频信号中不必要的信号 （如杂波）和干扰信号，并对经过中频放大的混频信 号进行处理，从信号频谱中提取目标距离和速度等 信息。报警模块是在情况危险时向司机发出报警， 或者直接控制汽车的行驶状态，从而避免事故的
ｗａｖｅ（ＦＭＣＷ）ｒａｄａＢ．．ｎｌｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｔＩｌｅｏｒｙ Ｄｆ ＦＭＣｗ ａｕ【ｏｍｏⅡｖｅ ａｎｔｉ—
ａｒｅ
ｃｏＵｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓＳｅｄ．
Ａｎｄ ｔ｝ｌｅ ｂａｓｉｃ
ｏｆ ｔｈｉｓ
ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ
ａｐｐＩｉｃａｔｉｏｎ
万方数据
度，计算两车的问距Ｒ＝÷ｄ。，其中ｃ为电磁波传播
的速度。
频移五可由下式求得五＝孕。式中二为发射信号
中心频率，“为目标的相对运动速度。ｔ，的符号由目 标相对运动的方向决定，通常规定目标靠近雷达系 统时”为正值；反之ａ为负值。可由以上各式求得 目标的距离和速度分别为：
脉冲测距方式原理虽然简单（即测定发射脉冲 和接收脉冲之间的时间差）。但是在具体的技术实 现上存在一定的难度。如果目标距离相对较近时， 发射信号和接收信号之间的时间差非常小，仅仅几 个纳秒。这就要求系统采用高速信号处理技术，从 而使近距离测量变得十分复杂．成本也大幅上升。 另外ＮＡＳＡ５８２７号技术备忘录中肯定地指出：单脉 冲方式用于防撞雷达测角不可行。因此脉冲雷达在
日益突出的情况下，迫切需要找到一种合适的汽车 主动防撞装置，用来确保行车安全。公路交通汽车 事故分析表明；８０％以上的车祸是由于司机反应不 及时或判断失误造成的；特别是在汽车高速行驶的 情况下，前方目标的正确识别至关重要，如果司机能 提早Ｏ．５秒钟意识到危险并采取措施，可避免迎面 碰撞事故３０％，追尾事故５０％，若提早１秒钟采取 措施则绝大多数事故可避免ｏ】。为了最大限度地 减少汽车交通事故。国内外已经开始对毫米波雷达 防撞系统进行了研究，这是因为毫米波的特性保证 了它能够适应恶劣的气候条件，如在能见度比较低 的雨雾等正需要防撞系统提供帮助的天气条件下。 激光和超声波等方式不能正常工作，毫米波雷达则 不会受到影响；而且毫米波雷达的天线也不会因为 灰尘等污染而产生误差，比较适合在高速公路中运
构如图３所示，主要由调制波形发生器、压控振荡 器、定向耦合器、收发天线、混频器、低通滤波器、中 频电路、Ａ／Ｄ转换器、数字信号处理器、声光报警器
组成。
ｂｆ
｜圭｜３
ｆ’ＭＣＷ冒达系玩结构
图１
ＦＭｃｗ雷达测距原理
雷达的发射波是被调制的射频信号，由ＶＣＯ在 调制信号的作用下产生，经天线向外辐射。一般在 调频连续波雷达中调制信号为三角波或锯齿波信 号，Ｖｃ０输出信号的频率随调制信号的幅度线性变 化。因此调制信号稳定度和线性度的好坏直接影响
ｘ
结束语
对于汽车防撞雷达的研制而言，现阶段主要存
在虚警和漏警两大技术难题，对前方车辆的角度测 量方法也存在一定的难度。目前的防撞雷达在直线 上实现防撞报警已经积累了相当多的经验，但是在 复杂路面情况时就会出现问题。国外汽车防撞雷达 已投入使用并收到了很好的效益。未来防撞雷达必 定向着小型、智能、节能化方向发展。如果我国的雷 达厂家能生产出符合标准的汽车防撞雷达，将会产 生巨大的经济效应。
表示为出＝２∥ｃ。其中ｃ为光速。发射信号与反射
信号在某一时刻的频率差即为混频输出的中频信号
频率△厂．如图ｌ（ｂ）所示。根据三角关系嚣２击
（ｒ为扫描周期），由图ｌ（ａ）可得Ｒ＝萧甑
容易看出，目标距离与前端混频输出的中频频
率成正比。 ２
．甲
图２
ＦＭＣＷ雷达铡速原理
ＦＭＣＷ雷达系统结构 调频连续波（蹦Ｃｗ）汽车防撞雷达系统的结
Ｏ
引言
在我国汽车数量逐年增加，公路交通安全阗题
用。汽车防撞雷达按照安装位置的不同和需要防护 避让的目标不同可以分为前向雷达、倒车雷达、侧向 雷达。汽车主动防撞雷达主要是指前向雷达，它具 有测速、测距以及测角的功能，同时具有判断目标车 辆对己车的威胁程度，并发出不同的警报信息提醒
司机注意安全。因此，解决交通安全，积极开发汽车
ｂｅ ｉｎｓｔａＵｅｄ ｉｎｔｏ山ｅ
丑ｕｔｏｎｌｏｂｉｌｅ，Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｔｉ．ｃｏＵｉｓｉｏｎ ｒａｄａ碍ｇｅｎｅｒａⅡｙ ｕｓｅ【ｈｅ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｍｍｉｍｅｔｅｒ ｗａｖｅ
ａｒｅ
ｒａｎ舀ｎｇ，ｗｈｉｃｈ
ａｌｓ０ ｐｕｔ
ｔｈｅ ｂｅｑｕｅｎｅｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
一１０６～
防撞技术具有重要的现实意义和广阔市场前景。
１
汽车防撞雷达的工作原理
根据测距原理的不同。毫米波雷达测距有脉冲
雷达和调频连续波（ＦＭＣｗ）雷达两种。 １．１脉冲雷达
脉冲测距的原理是通过判断发射脉冲信号与目 标反射信号之问的时间差“，结合毫米波的传播速
收稿副瞬：∞ｌｌ—ｎ一２９ 基金项耳：中央高校基本科研业务费专项资金（２Ｄ１１ＨＧＱｃ０９９７） 作者简介：高香梅（１９８６－），女，硕士研究生，主要从事ＦＭｃｗ汽车 防撞雷达方面的研究。
ｆ．ｏｒｗａｒｄ．Ｆｉｎａｕｙ，ｔｈｅ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｉｃｈ ｔ｝ｌｅ
ｉｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ
ｃｏＵｉｓｉｏｎ
ａＶｏｉｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎｎ口ｄｕｃｅｄ．
Ｋ舒ｗｏｒｄｓ：缸盛ｃ ｓ小ｔｙ；ａｎ畦－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒａｄａｒ；ＦＭＣＷ；ｓｉｇｎａｌ ｐ僦ｅｓｓｉｎｇ