汽车防撞雷达概述

２０ 年 第 １ 卷 第 １ 期 ０７ ７ ７
收稿 日期 ：０ ７ ０ — ６ ２０ — ３ ０
汽车防撞雷达概谴
任 亚欣
（ 西安电子工程研究所 ， 陕西西安 ， １１ ０ ７００ ）
摘 要： 介绍 了汽车防撞 雷达的工作原理 、 基本组 成 ， 总结 了国 内外在 该领域的发展情
况， 阐述 了汽车防撞 雷达今后 的发展趋 势。
达测距和夜间应用的红外测距等几种方 法。 其中雷达测距由于其 自身的
优势和特点逐渐成为汽车防撞的主流方式。
１ 工作 原 理
根 据测距 原理 不 同 ，毫 米波 雷达 测距 有 脉 冲雷达 和调 频 连续 波
（ ＭＣ ） Ｆ ｗ 雷达 两 种 。 １１ 脉 冲 雷 达 ．
测量 目标的距离是雷达 的基本任务之一 ， 无线电波在均匀介质 中以 固定 的速度直线传播（ 自由空间传播速率约等于光速 ｃ ３ ｌ ｒ ） 目 在 ＝ ｘ０ ｒ ｓ ， ｄ 标至雷达站 的距离可 以通过测 量电波往返一次所需 的时 间（ 也就是 回波 相对于发射信号 的延迟 ） 到 ， 得 因此 ， 目标距离测量就需要精确测定延 迟 时 间。脉冲雷达测距示意图见图 １ 。
关 键 词 ： 车 防 撞 雷 达 ； 频 连 续 波 雷 达 ； Ｃ；ＭＣ 汽 调 ＭＭＩ Ｆ Ｗ
中图分 类号 ：４ ７ Ｕ ６
文献标识码 ： Ａ
１ 调 频 连 续 波雷 达 、 ２
１ 、 信 号 波 形 ．１ ２
随着 我国高等级公路建设 和汽车工业 的不断发展ຫໍສະໝຸດ ， 汽车防撞雷达这 强。
卜 ＿
图 ３ 编码脉冲串波形示意图
１ ． 测 速测 距 原理 ．２ ２
ｔｚ ｌｓ ｔ
当 Ａ段信 号发 射之后 ， 目 回波在接 收机内部经过 正交双通道 混 标 频， 相干解 调后得 到低频 信号 ， 再对其 以脉 冲重 复周期 Ｐ Ｉ Ｒ 采样后 ， 得到 第ｉ 个频率 阶跃 子脉冲的回波信号 的采样值 Ｒ ｆ可表达为 ： （） Ｒ ＝ ｐ 叮 ＋ ）（） （） ［ ｒ ｒ ］ ２ （ △
图 ２ 信号频率随时间变化示意图 发射脉
ｔ ）
…冲
以直接求 出目标车辆 的距离 ：
／ ＾ ＼
图 １ 脉冲雷达测距示 意图
／ ＾ ＼
一１ 一一
． 一
如图 １ 所示 ， 雷达 向所测 目 车辆发射一组脉冲宽度为 ｒ 周期为 ｒ 标 ， ， 的窄脉 冲序列 ， 目标车辆反射 回来 的雷达脉冲与发射脉冲的时间差 ， 可
Ｒ：ｃ ｔ ｄ （） １
其 中 ｃ 电磁波传播 的速度 ， ｃ３ ｌ ｄ 为 即 ＝ｘ０ｒｓ ｒ
脉 冲测距方式 原理虽然 简单 ，主要 是判断发射信号和反 射信 号之 间的时间差 ， 但是在具体 的技术实 现上存在一定 的难度 。主要 问题 在于 当 目标距离很近 时 ， 发射脉 冲和接收脉 冲之 间的时间差非 常小 ， 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 ， 本 成 也大 幅上 升。另外 Ｎ Ｓ ５ ２ Ａ Ａ ８７号技术 备忘录 中肯定地指 出 ： 冲方 式 单脉 用 于防撞雷达测 角不可行 。因此脉冲雷达 在汽车防撞方 面的实用性 不
防撞雷达 的测距方法 主要有 ： 超声 波测距 、 激光测 距 、 摄像 系统测距 、 雷
图２ 为一个周期 内编码 步进 调频连续 波信 号的频率 随 时间变化 的 示 意图。 由图 ２ 可见 ， 信号的一个周期包含 ３ 个三角形 ， 又可细分为 Ａ到 Ｆ６ ， 段 每一段 又由 Ⅳ个子 脉冲组成 ， Ⅳ个 子脉冲 的频率 在 Ａ ｃ Ｅ段 这 ，， 依 不同的步进频率 Ａ Ｆ依次递增 ， 而在 Ｂ Ｄ Ｆ ， ， 段依 次递减。同时， 每一段 发 射信号 中的 Ⅳ个 子脉冲 ， 又被 １ 个伪 随机序列 调制。图 ３ 是以 Ａ段信 号 为例 ， 出的步进调频 编码脉 冲串波形 为载频 ， 示 即雷达 的工作频率 ； ， ｒ 为脉冲重复周期 Ｐ Ｉ 同时也是子脉冲宽度 ， ｎ Ｒ， 其值依据最大不模糊距离 而定。 在每个子脉冲发射完毕时 ， 系统对 回波信号进行采样并存储 ， 用于 后 续的信 号处理 。
ｒ ＝ ２ ｄ ｒ） ］ （） ［ （ ＋ ， ， ｎｃ
（） ２
（） ３
】３ ５
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任 亚欣
汽车防撞 雷达 概述
本刊 Ｅ ｍ ｉ ｊ＠ｍ ｉ ｘ ｆ． ｔ －ａｂ ｈ ｂ ａ．ｉ ｏ ｅ ｌ ｎ ｎ ｓ
综
述
式 中 ： 采 样 幅 值 ；（） 目标 延 时 ； 为 目标 的 相 对 运 动 速 度 ； Ａ为 ｆ ｉ为 ｄ
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科技 情报 开发与经济
文章编号 ：０ ５ ６ ３ （０ ７ １— １ ３ ０ １０ — ０ ３ ２ ０ ）７ ０ ５ — ３
Ｓ ＩＴ Ｃ Ｆ Ｒ Ａ ＩＮ Ｄ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆ Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ— Ｅ ＨＩ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｎ ＣＮＭ
一
课 题已经引起 有关部 门的高度 重视 。 事实上 ， 针对这一课 题， 国内已经
有一些汽车制造厂家与科研院校或研究所 ， 就项 目可行性和合作可能性 进行了有益的接触和探讨 。 汽车 防撞雷 达按照安装 位置的不 同和需 要防护避 让 的 目 不 同可 标 以分为前 向雷达 、 车雷达 、 向雷 达。汽车 防撞 雷达主要是 指前 向雷 倒 侧 达， 它的用途决定了它必须具有测速 、 距以及测角 的功能 ， 同时判 断 测 并 目标车辆对 己车的威胁程度 ， 出不同的警报信息提醒司机注意 。汽车 发
到防止碰撞 事故 的发生 。
为 ｔ０ 的初 始距离 ； 为光 速 ； Ｆ 为 Ａ段 和 Ｂ段信 号采 用 的步进频 ＝时 ｃ Ａ
率 。对 整个 Ａ段脉 冲串而言 ， 依据文献 ［ ， ４］正交 双通道 输 出信号 的采样