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              毫米波雷達有助自動駕駛汽車成為可能

              2018-08-06 14:51:37 來源:

              TAGS關鍵字:安檢安防

              [摘要] 將來某一天,自動駕駛車輛將可能比現在駕駛員駕駛的機動車輛更加安全。但在駕駛員開始放開方向盤之前,一些電子功能部件必須成為商用車輛的標準配置,包括毫米波雷達系統,攝像頭

               將來某一天,自動駕駛車輛將可能比現在駕駛員駕駛的機動車輛更加安全。但在駕駛員開始放開方向盤之前,一些電子功能部件必須成為商用車輛的標準配置,包括毫米波雷達系統,攝像頭和(或)激光雷達。與公路相比,雷達似乎與戰場更容易聯系在一起。但其正穩步成為一種非??煽康膫鞲衅骷夹g,作為現代汽車中先進駕駛輔助系統(ADAS)技術的一部分為現代商用車輛提供電子安全功能。毫米波雷達系統是汽車工業中的一項成熟技術,作為第一個主動安全功能的制動輔助系統,自1996年以來一直由梅賽德斯 - 奔馳公司使用,現在通常用于現代ADAS系統中的盲點檢測和防碰撞保護。qSF安檢之家

              毫米波雷達有助于自動駕駛汽車成為可能,但它們需要多個要素相結合,包括能為頻率在77 GHz以上的電子設備和電路提供穩定性能的電路材料。例如,在ADAS應用中,電路材料要求能夠支持在24,77(或79)GHz的微波和毫米波信號的傳輸線設計,實現損耗最小,同時在寬工作溫度范圍內提供一致的可重復性能。幸運的是,羅杰斯公司可提供這種電路材料,其具有從微波到高頻毫米波頻段的ADAS應用所需的一致性能。qSF安檢之家

              作為車輛ADAS系統電子感知保護的一部分,車載雷達系統會與其他一些技術一起使用(圖1)。雷達系統以無線電波的形式發送電磁(EM)信號,并接收來自目標(如另一輛車)的無線電波的反射信號,其通常為多個目標。雷達系統可以從這些接收到的反射信號中提取相應目標的信息,包括它的位置,距離,相對速度和雷達截面(RCS)。范圍(R)可以基于光速(c)和信號所需的往返時間(τ) 確定,往返時間即無線電波從雷達能量源(雷達發射機)到目標,然后返回到雷達能量源的時間。在車載雷達系統中,雷達信號的發生和接收就是PCB天線。R的值可以通過簡單的數學公式求得,即光速與從雷達信號源到目標并返回到雷達源的往返傳輸時間的乘積除以2:R =cτ/ 2 。qSF安檢之家

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              圖1:作為ADAS主動安全的一部分,車輛配備了各種傳感器,包括攝像機,激光雷達和雷達系統。qSF安檢之家

              當多個雷達目標距離較近時,例如在道路擁堵時的兩輛車,就需要精確的雷達距離分辨率來區分被探測到的物體??梢岳幂^短的雷達脈沖探測目標,盡管較短的脈沖或任何類型的信號都會只有較少的能量從目標反射回雷達接收器。通過使用脈沖壓縮可以將更多的能量添加到更短的脈沖中,其中相位或頻率調制可以提高其功率水平。為此,基于調頻連續波(FMCW)信號(也稱為“線性調頻”信號)的雷達通常用于車輛雷達系統。qSF安檢之家

              對目標速度的估計可以通過多普勒效應來實現,多普勒效應是指根據目標相對于雷達發射機/接收機的運動而從雷達獲得的目標反射的信號頻率的變化。多普勒頻移與波長成反比:根據雷達目標是接近還是遠離雷達源,分別為取正或負值。qSF安檢之家

              FMCW或線性調頻雷達系統可以測量多個目標的速度,距離和角度。 雖然工作于24GHz下的窄帶(NB)和超寬帶(UWB)FMCW雷達得到了廣泛的應用,但該頻段的應用正在逐漸減少。在車載安全系統中越來越多地使用1GHz帶寬的窄帶77-GHz雷達系統。 此外,汽車行業正在研究UWB 79-GHz雷達,以備未來的應用。 CW雷達相對簡單,可以檢測目標的速度,但不能檢測目標的距離。脈沖連續波雷達還可以使用多個多普勒頻率估計距離。 脈沖持續時間和脈沖重復頻率(PRF)是設計性能可靠的脈沖連續波雷達系統的兩個關鍵參數。qSF安檢之家

              由于脈沖壓縮,FMCW雷達的距離分辨率與FMCW信號的帶寬成反比,而與脈沖寬度無關。 短程FMCW雷達使用UWB波形可以高分辨率的測量小距離。 多普勒分辨率是脈沖寬度和用于估計的脈沖數量的函數。任何雷達系統中的雜波都是由感興趣目標以外的物體反射的雷達信號產生的噪聲。在任何雷達系統中,與周圍的其他物體相比,雷達必須從眾多被雷達信號照射的物體中識別出有效目標。qSF安檢之家

              車載電子安全系統利用其他物理參數(如視覺和光線)向車輛的ADAS域控制器提供可用數據,域控制器是執行傳感器信息融合以幫助安全引導車輛的信息處理中心。前置攝像頭用于車道偏離警告和物體檢測的成像,而后置攝像頭可以根據需要提供反向和附加成像。光檢測和測距(LiDAR,激光雷達)系統將紅外(IR)光的脈沖傳輸到目標(例如另一輛車或停車場內的墻壁),并檢測返回到源的IR脈沖,基于光的傳播速度來計算源和目標之間的距離。利用關于IR脈沖的長度和波長以及從反射并返回到車輛中的IR檢測器/接收器所需的時間等細節參量,可以計算IR照射的物體的位置和相對運動。不幸的是,車輛激光雷達系統的性能和有效性極易會受到環境條件的嚴重影響,如雪、雨、霧等。

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