毫米波防碰撞雷達系統的應用前景

汽車主動防碰撞的工作原理

汽車防碰撞系統對提高汽車行駛安全性十分重要,該系統的研究一直倍受重視。從 1971 年開始,相繼出現過超聲波、鐳射、紅外、微波等多種方式的主動汽車防碰撞系統,但是以上系統均存在一些不足,未能在汽車上大量推廣應用。隨著各國高速公路網的快速發展,惡性交通事故不斷增加,為減少事故,先後採用行駛安全帶、安全氣囊等保護措施,但這些技術均為被動防護,不能從根本上解決問題。毫米波 RF 頻寬大,解析度高,天線部件尺寸小,能適應惡劣環境,所以毫米波雷達系統具有重量輕、體積小和全天候等特點,“主動汽車毫米波防碰撞雷達系統”成為近年來國際上研究與開發的熱點,並已有產品開始投入市場,前景十分看好。

毫米波防碰撞雷達系統的應用前景

主動汽車防碰撞是以雷達測距、測速為基礎的。防撞雷達系統實時監測車輛的前方,當有危險目標(如行駛前方停止或慢行的車輛)出現,雷達系統提前向司機發出報警,使司機及時作出反應,同時雷達輸出訊號到達汽車控制系統,根據情況進行自動剎車或減速。

毫米波防撞雷達系統有調頻連續波(FMCW)雷達和脈衝雷達兩種。對於脈衝雷達系統,當目標距離很近時,發射脈衝和接收脈衝之間的時間差非常小,這就要求系統採用高速訊號處理技術,近距離脈衝雷達系統就變的十分複雜,成本也大幅上升。因而汽車毫米波雷達防撞系統常採用結構簡單、成本較低、適合做近距離探測的調頻連續波雷達體制。

射頻收發前端是雷達系統的核心部件。國內外已經對前端進行了大量深入研究,並取得了長足的進展。已經研製出各種結構的前端,主要包括波導結構前端,微帶結構前端以及前端的單片整合。國內研製的射頻前端主要是波導結構前端。一個典型的射頻前端主要包括線性 VCO、環行器和平衡混頻器三部分。前端混頻輸出的中頻訊號經過中頻放大送至後級資料處理部分。資料處理部分的基本目標是消除不必要訊號(如雜波)和干擾訊號,並對經過中頻放大的混頻訊號進行處理,從訊號頻譜中提取目標距離和速度等資訊。

毫米波 FMCW 雷達測距、測速原理

雷達系統透過天線向外發射一列連續調頻毫米波,並接收目標的反射訊號。發射波的頻率隨時間按調製電壓的規律變化。一般調製訊號為三角波訊號。反射波與發射波的形狀相同,只是在時間上有一個延遲,發射訊號與反射訊號在某一時刻的頻率差即為混頻輸出的中頻訊號頻率,且目標距離與前端輸出的中頻頻率成正比。如果反射訊號來自一個相對運動的目標,則反射訊號中包括一個由目標的相對運動所引起的多譜勒頻移。根據多譜勒原理就可以計算出目標距離和目標相對運動速度。

已開發的車用防碰撞毫米波雷達

廈門曠時科技有限公司一家以毫米波雷達為核心的晶片和方案提供商,面向汽車、工業、醫療、消費等領域,為客戶提供高效能毫米波雷達晶片、鎖相環晶片、高精度模數轉換器晶片、數字溫度感測器晶片產品及模組解決方案。公司設計研發的晶片模組產品及解決方案,廣泛應用於智慧家居、智慧健康、智慧駕駛、智慧物聯等領域。現已開發摩托車防碰撞雷達。該雷達模組嵌於摩托車後方,可探測後方60米範圍內的接近車輛,並同時向騎士與後方來車進行雙重提醒。值得一提的是,曠時的這項雷達技術一改當前騎行領域主要以反射式尾燈或發光尾燈為主的被動預警方式,透過主動預警,為騎士提供更好的使用者體驗和更全面的安全保障。

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