激光测距雷达与智能时代
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
能量局部吸收等安全装置。
雷达测距防撞控制系统(Distronic，简称DTR)属于汽车主动安全装置，是
当前国际汽车安全领域研究的热点之一。
2021/2/11
3
汽车防碰撞技术首先需要解决的问题是汽车之间的安 全距离。汽车与汽车之间的距离小于安全距离,就应该能 够自动报警，并采取制动措施。
目前，测定汽车之间安全距离的方法有三种:超声波测 距、毫米波雷达测距和激光测距，
2021/2/11
14
现记f0作为发射信号中心频率,B为频带宽度，T为扫频周期，调制信号 为三角波，c为光速，R和V分别为目标的相对距离和相对速度。在发 射信号的上升段和下降段，中频输出信号可以表示为:
若忽视汽车与目标间的相对速度,则两车的距离可以表示为:
R=(1/2)c*△T
其中R为相对距离, c为光速, △T为从发射到接受的时间间隔.
2021/2/11
11
汽车防撞系统流程图
2021/2/11
12
测距公式: R=(1/2)c*△T
其中R为两车的相对距离, c为光速, △T为从发射激光束到 接受激光的时间间隔.
2021/2/11
图3.3 脉冲雷达测距原理图
13
信号的瞬时频率随时间线性变换,当前方有单目标 回波时，发射信号和反射信号将进行混频，混频 后得到的信号中含有目标的相对距离和相对速度 的信息。
2021/2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ11
15
存在的问题
问题一:由于采用单脉冲雷达,只能测量距离，角度，不能判定被测物的类别
和性质，并且随着路面的变化和车辆的运动。导致目标失踪。 改进对策：采用双脉冲雷达，利用激光反射的相干性，使用激光全息摄像技术， 对被测物进行全息摄像，经CPU模拟处理，辨别确定被测物的类别和性质，
已扩束的激光1
发布装置和各种控制机构的信息联络) 天线、发射/接受组件 中频信号处理装置 电源及报警显示
2021/2/11
6
雷达测距系统的组成框图
1.收发天线可安装于车辆保险杠内,向车前方发出发射信号，并接收反射信 号
2.射频收发前端是雷达系统的核心部件，负责信号调制.，射频信号的发射接 收及接收信号解调
3.信息处理模块自动分析，计算出与前方车辆间的距离和相对速度，并且防 止转弯时错误测量临近车道车辆的情况发生
全息传感器2 全息传感器1
2021/2/11
16
问题二
一般所说的雷达为一次雷达,通过目标的二次散射功率来发现 目标。二次散
射功率取决于目标接收到的功率和目标的雷达截面积。由于雷达截面积与目标的材质(导 电性能)、几何形状、尺寸、雷达波束的照射方向以及载波频率等诸多因素有关，不确定 性太大，要求雷达接收机有很大的动态范围。而且，二次散射功率向全空间辐射，返回 雷达接收天线的功率只占很小一部分，回波功率太弱会降低雷达作用距离。
防撞雷达系统装配在车辆的前方、侧方或者后方，完 成前视防撞(防追尾碰撞)、侧视防撞(防更换车道时两车 相撞)和后视防撞(防倒车时与车后阻碍物相撞)等侧重点 各异的功能。
主要功能:防撞预警，辅助停车，盲点探测等，
为完成上述功能所应达到的技术要求是系统应具有测距、 测速、测角的功能。
2021/2/11
汽车安全装置分为主动安全装置和被动安全装置。
主动安全装置是指为避免交通事故的发生而主动采取的有效配备， 如车轮的防抱死制动系统ABS、
电脑控制行驶平稳系统ESP、 加速防滑控制系统ASR、 电脑控制循迹控制系统ETS;
被动安全装置则是指事故发生时保护乘员安全的装备系统， 如安全带自动拉紧装置、防撞安全气囊、车门内置防撞横梁、车身防撞
图2.1 原理图
2021/2/11
10
装有避撞雷达的汽车上了高速公路以后,驾驶员启动车上的避撞雷达。 雷达选定好跟随的汽车以后，被跟随的汽车就成了后面汽车的“目标 车”，无论加速，减速，停车，启动，后面的汽车都会在瞬间之内知 晓，如果前面的汽车行驶一段时间之后，不再适合于自己的“目标 车”，驾驶员可以重新选择另一辆“目标车”。
4
下图为奔驰车距监控防撞系统,可以在车辆停车和倒车 时检测车辆前、后、侧面的障碍物距离，在靠近障碍
物时会发出声音警报。
图1.1 系统示意图
2021/2/11
5
2 雷达测距控制系统的组成
DTR雷达控制模块 DTR雷达传感器（激光雷达、 毫米波雷达传感器） DTR电脑 可变巡航控制(CC)开关 DTR开关座(具有距离测量电位差计和警报信号消除开关) 信息联络(CAN)(用于仪板上的显示装置及警报信号
激光测距雷达与智能时代
2021/2/11
1
1 概述 2 雷达测距的组成元件 3 雷达测距的工作原理 4 雷达测距的性能指标 5 几种常见的测距雷达 6 雷达测距的发展趋势
2021/2/11
2
1概 述
安全性是汽车最基本也是最重要的性能,对乘员的安全保护是汽车发展所追求 的永恒主题。随着电子技术的发展，许多智能化技术被广泛应用到汽车安全装 置上。
2021/2/11
8
3.雷达测距的基本原理
2021/2/11
9
工作原理:在车辆行驶中,雷达窄波束向前发射电磁波信号，当发射信号遇到目 标时，被反射回来被同一天线接收，经混频放大处理，可用其差拍信号间来 表示雷达与目标的距离，再根据差频信号相差与相对速度关系，计算出目标 对雷达的相对速度，微处理器将上述两个物理量代入危险时间函数数字模型 后，既可算出危险时间，当危险程度达到各种不同等级时，分别输出报警信 号或通过车辆控制电路去控制车速或刹车。当距离过近时，有些车型警告喇 叭会响起，以警告驾驶者注意前方障碍物已经接近车体，同时DTR电脑会通 过车身电脑网络CAN-BAS与发动机ECU、变速器ECU及ESP(车辆稳定行驶 系统) 、ABS刹车系统ECU，通过限制发动机输出转速，调节刹车作用力及变 速箱挡位，控制定速巡航的车速。若前方无障碍物（100米为限）则警告灯会 熄灭，车子便会加速至预设的巡航速度
2021/2/11
7
4.汽车控制装置:
即控制汽车的自动操作系统,达到自动减速
慢速行车，或紧急刹车。通过限制发动机输出转速，调节刹车作用
力及变速箱挡位，控制定速巡航的车速
5.报警系统：安装在驾驶室前部，精确显示前方障碍物的距离值， 面板上的数字键，可根据实际情况设定保京距离值，还有特殊输出 接口，当系统报警时，该接口会输出TTL电平，可用于自动刹车开 发
雷达测距防撞控制系统(Distronic，简称DTR)属于汽车主动安全装置，是
当前国际汽车安全领域研究的热点之一。
2021/2/11
3
汽车防碰撞技术首先需要解决的问题是汽车之间的安 全距离。汽车与汽车之间的距离小于安全距离,就应该能 够自动报警，并采取制动措施。
目前，测定汽车之间安全距离的方法有三种:超声波测 距、毫米波雷达测距和激光测距，
2021/2/11
14
现记f0作为发射信号中心频率,B为频带宽度，T为扫频周期，调制信号 为三角波，c为光速，R和V分别为目标的相对距离和相对速度。在发 射信号的上升段和下降段，中频输出信号可以表示为:
若忽视汽车与目标间的相对速度,则两车的距离可以表示为:
R=(1/2)c*△T
其中R为相对距离, c为光速, △T为从发射到接受的时间间隔.
2021/2/11
11
汽车防撞系统流程图
2021/2/11
12
测距公式: R=(1/2)c*△T
其中R为两车的相对距离, c为光速, △T为从发射激光束到 接受激光的时间间隔.
2021/2/11
图3.3 脉冲雷达测距原理图
13
信号的瞬时频率随时间线性变换,当前方有单目标 回波时，发射信号和反射信号将进行混频，混频 后得到的信号中含有目标的相对距离和相对速度 的信息。
2021/2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ11
15
存在的问题
问题一:由于采用单脉冲雷达,只能测量距离，角度，不能判定被测物的类别
和性质，并且随着路面的变化和车辆的运动。导致目标失踪。 改进对策：采用双脉冲雷达，利用激光反射的相干性，使用激光全息摄像技术， 对被测物进行全息摄像，经CPU模拟处理，辨别确定被测物的类别和性质，
已扩束的激光1
发布装置和各种控制机构的信息联络) 天线、发射/接受组件 中频信号处理装置 电源及报警显示
2021/2/11
6
雷达测距系统的组成框图
1.收发天线可安装于车辆保险杠内,向车前方发出发射信号，并接收反射信 号
2.射频收发前端是雷达系统的核心部件，负责信号调制.，射频信号的发射接 收及接收信号解调
3.信息处理模块自动分析，计算出与前方车辆间的距离和相对速度，并且防 止转弯时错误测量临近车道车辆的情况发生
全息传感器2 全息传感器1
2021/2/11
16
问题二
一般所说的雷达为一次雷达,通过目标的二次散射功率来发现 目标。二次散
射功率取决于目标接收到的功率和目标的雷达截面积。由于雷达截面积与目标的材质(导 电性能)、几何形状、尺寸、雷达波束的照射方向以及载波频率等诸多因素有关，不确定 性太大，要求雷达接收机有很大的动态范围。而且，二次散射功率向全空间辐射，返回 雷达接收天线的功率只占很小一部分，回波功率太弱会降低雷达作用距离。
防撞雷达系统装配在车辆的前方、侧方或者后方，完 成前视防撞(防追尾碰撞)、侧视防撞(防更换车道时两车 相撞)和后视防撞(防倒车时与车后阻碍物相撞)等侧重点 各异的功能。
主要功能:防撞预警，辅助停车，盲点探测等，
为完成上述功能所应达到的技术要求是系统应具有测距、 测速、测角的功能。
2021/2/11
汽车安全装置分为主动安全装置和被动安全装置。
主动安全装置是指为避免交通事故的发生而主动采取的有效配备， 如车轮的防抱死制动系统ABS、
电脑控制行驶平稳系统ESP、 加速防滑控制系统ASR、 电脑控制循迹控制系统ETS;
被动安全装置则是指事故发生时保护乘员安全的装备系统， 如安全带自动拉紧装置、防撞安全气囊、车门内置防撞横梁、车身防撞
图2.1 原理图
2021/2/11
10
装有避撞雷达的汽车上了高速公路以后,驾驶员启动车上的避撞雷达。 雷达选定好跟随的汽车以后，被跟随的汽车就成了后面汽车的“目标 车”，无论加速，减速，停车，启动，后面的汽车都会在瞬间之内知 晓，如果前面的汽车行驶一段时间之后，不再适合于自己的“目标 车”，驾驶员可以重新选择另一辆“目标车”。
4
下图为奔驰车距监控防撞系统,可以在车辆停车和倒车 时检测车辆前、后、侧面的障碍物距离，在靠近障碍
物时会发出声音警报。
图1.1 系统示意图
2021/2/11
5
2 雷达测距控制系统的组成
DTR雷达控制模块 DTR雷达传感器（激光雷达、 毫米波雷达传感器） DTR电脑 可变巡航控制(CC)开关 DTR开关座(具有距离测量电位差计和警报信号消除开关) 信息联络(CAN)(用于仪板上的显示装置及警报信号
激光测距雷达与智能时代
2021/2/11
1
1 概述 2 雷达测距的组成元件 3 雷达测距的工作原理 4 雷达测距的性能指标 5 几种常见的测距雷达 6 雷达测距的发展趋势
2021/2/11
2
1概 述
安全性是汽车最基本也是最重要的性能,对乘员的安全保护是汽车发展所追求 的永恒主题。随着电子技术的发展，许多智能化技术被广泛应用到汽车安全装 置上。
2021/2/11
8
3.雷达测距的基本原理
2021/2/11
9
工作原理:在车辆行驶中,雷达窄波束向前发射电磁波信号，当发射信号遇到目 标时，被反射回来被同一天线接收，经混频放大处理，可用其差拍信号间来 表示雷达与目标的距离，再根据差频信号相差与相对速度关系，计算出目标 对雷达的相对速度，微处理器将上述两个物理量代入危险时间函数数字模型 后，既可算出危险时间，当危险程度达到各种不同等级时，分别输出报警信 号或通过车辆控制电路去控制车速或刹车。当距离过近时，有些车型警告喇 叭会响起，以警告驾驶者注意前方障碍物已经接近车体，同时DTR电脑会通 过车身电脑网络CAN-BAS与发动机ECU、变速器ECU及ESP(车辆稳定行驶 系统) 、ABS刹车系统ECU，通过限制发动机输出转速，调节刹车作用力及变 速箱挡位，控制定速巡航的车速。若前方无障碍物（100米为限）则警告灯会 熄灭，车子便会加速至预设的巡航速度
2021/2/11
7
4.汽车控制装置:
即控制汽车的自动操作系统,达到自动减速
慢速行车，或紧急刹车。通过限制发动机输出转速，调节刹车作用
力及变速箱挡位，控制定速巡航的车速
5.报警系统：安装在驾驶室前部，精确显示前方障碍物的距离值， 面板上的数字键，可根据实际情况设定保京距离值，还有特殊输出 接口，当系统报警时，该接口会输出TTL电平，可用于自动刹车开 发