汽车防撞雷达的新技术

汽车防撞雷达的新技术

摘要：文章针对车辆的增多，交通事故频繁发生由此导致的人员伤亡和财产损失数目惊人的情况提出发展汽车防撞雷达的必要性；简单介绍了什么是防撞雷达及防撞雷达的工作原理和基本组

成；介绍汽车防撞雷达的种类，包括超生波防撞雷达、红外防撞雷达、激光防撞雷达、微波防

撞雷达。介绍了汽车防撞雷达在国外及我国的发展情况，同时本文还阐述了汽车防撞雷达今后

的发展趋势

A BSTRACT:Aiming at the increase in vehicles, traffic accidents occur frequently resulting casualties

and property losses number breathtaking condition put the necessity of the development of the

automotive anti-collision radar；The paper introduces the working principles and basic components of automotive anti-collision radar, introduces the kinds of automotive anti-collision radar,includes Super-sonic Wave，Infra-red, Laser,Microwave. The paper sums up the developing situation of this field at home and abroad, and expounds the developing trends of autom otive anticollision radar.

关键词：汽车防撞雷达应用原理发展

一、引言

随着现代工业化的发展，汽车这一交通工具正为越来越多的人们所使用，但是随之而来的问题也显而易见，那就是随着车辆的增多，交通事故的频繁发生，由此导致的人员伤亡和财产损失数目惊人。

对公路交通事故的分析表明，80%以上的车祸是由于驾驶员反应不及所引起的。奔驰汽车公司对各类交通事故的研究表明：若驾驶员能够提早1s意识到事故危险并采取相应

的正确措施，则绝大多数的交通事故都可以避免。因此，大力研究开发如汽车防撞装

置等主动式汽车辅助安全装置是非常必要的，而研制汽车防撞雷达无疑是避免汽车相撞

最佳选择。

二、正文

1.1什么是汽车防撞雷达

汽车防撞雷达即汽车防撞系统，是防止汽车发生碰撞的一种智能装置。它能够自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人、或其他障碍物体，发出警报或同时采取制动或规避等措施，以避免碰撞的发生。防撞雷达装置主要由三个部分组成：（1）信号采集系统：采用雷达、激光、声纳等技术自动测出本车速度、前车速度以及两车之间的距离；（2）数据处理系统：计算机芯片对两车距离以及两车的瞬时相对速度进行处理后，判断两车的安全距离，如果两车车距小于安全距离，数据处理系统就会发出指令；（3）执行机构：负责实施数据处理系统发来的指令，发出警报，提醒司机刹车，如司机没有执行指令，执行机构将采取措施，比如关闭车窗、调整座椅位置、锁死方向盘、自动刹车等；防撞雷达装置高集成化、高智能化、高适应性：集声、光、电、机多方面的高科技组合。智能化的处理器，识别处理指令速度远远高于人脑的最

快反映速度。

1.2汽车防撞雷达的基本工作原理

防撞雷达系统组成大致可以分为三个部分，即：天线传输接收系统（包括调制器）和信号处理部分。经调制后的雷达信号通过天线辐射前方道路中的车辆，然后雷达又对目标的回波信号进行接收，由于多普勒效应的存在，回波信号中隐含了目标车辆的距离和速度信息。雷达系统通过相应的信号处理，测量出已车与同向行驶的前方车辆之间接距离和相对运动速度，当两车之间的间距小于预定的安全距离时，向已车的驾驶员发出危险警报，此时的安全距离是指在充分考虑已车与目标车辆的可能运动状态的情况下，在驾驶员得到警报后作出正确反映，从而正好避免生产相撞的一段距离。

图为汽车防撞雷达基本工作原理框图。

2、防撞雷达的种类

2.1超声波防撞雷达

运用超生波技术制成的汽车防撞雷达的工作原理是：由脉冲信号发生器产生的脉冲信号一路送单片机控制器，另一路用以调制超声波。经脉冲调制4KHz超声波放大后经送波器(超声喇叭’)向外辐射。当已调超声波在前向（或后向）碰到其它汽车而反射回来之超声波由受泼器接收并经放大、检波、再放大后送到单片机控制进行数据处理。

在单片机控制器中首先对接收的数据信号与脉冲信号发生器送入的参考信号进行比较，从而计算出延时和与之相应的两车之间的距离，当计算出的距离达到预置的减速距离时，控制器输出减速信号自动控制汽车减速；当距离达到预置的刹车距离时，控制器则及时输出刹车信号立即刹车以防撞车；控制器输出的车距同时送到距离显示器，这样司

机可根据显示距离自行处理。

这种超声波雷达结构简单、价格低廉、体积小、重量轻。缺点是易受到大气紊流和气涡的影响。此由于目前的受波器的功率小，其作用距离只能达到几米到十几米。如果能研制出一种新型高功率送波器，把作用距离至少提高到80米以上，则会有很好的应用前景。

2. 2红外防撞雷达

红外防撞雷达是采用砷化镓半导体发光二极管作红外线辐射器，以硅光二极管作红外接收器。石英振荡器(1) 输出信号经放大及波形变换后变为脉冲信号，通过门电路分为两路，一路直接送调制发光二极管，使之发出调制光波；另一路送至逻辑混频器与石英振荡器(2)送来的脉冲信号进行逻辑混频产生出低频脉冲信号，作为数字相位测量的参考信号。当发出的已调红外光信号碰到其它汽车而反射回来为硅光电二极管所接收，转变为电信号，经放大与石英晶体振荡器(2) 输出的本振信号进行模拟混频，再经低放和波形变换变为测距信号。单片机控制器对输入的测距信号和参考信号进行比相，算出它们的相位差，以及与之相应的距离数据，并与预置的减速距离数据和刹车距离数据进行比较，一旦达到减速距离数据或刹车距离数据，控制器就会及时输出减速信号或刹车信号，使汽车减速或刹车，从而避免撞车。同时，单片机算出的距离数据也会送到距离显示器，由司机根据情况自行处理。

2.3 激光防撞雷达

激光雷达是靠激光波束照射在前车上的反射镜(装在汽车后部)反射回来的激光波束深测两车距离。由于天气因素(如雨、雪、雾)和反射镜本身因素(如安装位置、表面污染、磨损或老化等)’的影响，使反射激光束散射损失增加，从而影响到探测的准确性，并使在一定功率下探测距离比可能探测的最大距离减少1/2~1/3。试验表明：限于目前的技术水平，激光雷达在与前车距离不超过30m时才能探测到前方车辆。

2. 4 微波防撞雷达

微波雷达通常由传感器、信号处理器和控制器三部分组成。工作原理是：首先由传感器通过天线发射出微波探测信号，并由天线接收经障碍物反射回来的微波信号，送到信号处理器作分析处理，得出障碍物的相对距离、速度等数据，并把该数据输送给处理中心，处理中心再与由本车传感器输入的本车有关信号（如车速、制动气压等）综合，发出两种指令：一种指令给本车操作系统，如自动减速、换档、制动等；另一种指令则是给驾驶员的警示信号，如减速、制动、转向、停车等。从而起到操作汽车防止与障碍物相撞之目的。

优点：微波雷达不受雨、雪、雾、阳光等天气因素的影响和杂音、污染等环境因素的影响。即使和频率为30GHz以下的电磁波相比，也因微波频率更高、波长更短而具有以下优点：能使从天线发射出的电磁波的射束幅度减小，从而减少了不必要的反射波造成的错觉，抗干扰性能较强；有较好的相对速度感应，探测精度高；天线和高频器件体积小，