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微波變道輔助LCA和盲點(diǎn)監(jiān)測BSM系統(tǒng)

2019-06-01 22:45:16·  來源：車載電子網(wǎng)  
　
據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，在所有的商用車交通事故中，有41%的事故是側(cè)面碰撞事故，這些事故造成30%以上的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。所以，解決商用車的側(cè)面安全問題非常緊迫、
據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，在所有的商用車交通事故中，有41%的事故是側(cè)面碰撞事故，這些事故造成30%以上的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。所以，解決商用車的側(cè)面安全問題非常緊迫、非常重要。微波盲點(diǎn)檢測和變道輔助系統(tǒng)可以很好地解決車輛側(cè)后方盲區(qū)問題，提前預(yù)警潛在的危險(xiǎn)，避免交通事故的發(fā)生，提升駕駛的安全性能。
1、 微波變道輔助系統(tǒng)簡介
變道輔助系統(tǒng)LCA（ISO17387標(biāo)準(zhǔn)上稱為“變道策略輔助系統(tǒng)LCDAS”, 簡稱“變道輔助”），是通過雷達(dá)、攝像頭等傳感器，對車輛相鄰兩側(cè)車道及后方進(jìn)行探測；獲取車輛側(cè)方及后方物體的運(yùn)動信息，并結(jié)合當(dāng)前車輛的狀態(tài)進(jìn)行判斷；最終以聲、光等方式提醒駕駛員；讓駕駛員掌握最佳變道時(shí)機(jī)，防止變道引發(fā)的交通事故；同時(shí)對后方碰撞也有比較好的預(yù)防作用。
由于技術(shù)成熟度和成本的原因，這里只介紹24GHZ微波雷達(dá)技術(shù)的變道決策輔助系統(tǒng)。這套系統(tǒng)使用2顆24GHZ微波雷達(dá)作為傳感器，對車輛側(cè)方和后方進(jìn)行探測；探測距離70米，相對速度20米/秒（即72Km/H）；這樣可以提前3.5秒把潛在的危險(xiǎn)信息告知駕駛員，讓駕駛員有足夠的反映時(shí)間，從而防止事故的發(fā)生。
變道輔助系統(tǒng)包括“盲點(diǎn)監(jiān)測”、“接近車輛預(yù)警”、“變道預(yù)警” 3個(gè)功能?？梢杂行У胤乐购蠓阶肺?、變道、轉(zhuǎn)彎等交通事故的發(fā)生；極大提升汽車后方的安全性能。
序號
功能類別
功能描述
 
備注
1、盲點(diǎn)監(jiān)測BSD
根據(jù)其判斷到的移動物體所處的相對位置及與本車的相對速度，當(dāng)處于本車的盲區(qū)范圍內(nèi)，及時(shí)提醒駕駛員注意變道出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。
2、變道輔助LCA
系統(tǒng)檢測目標(biāo)車輛在相鄰的區(qū)域以較大的相對速度靠近本車，在兩車時(shí)距小于一定范圍內(nèi)時(shí)，通過視覺、聽覺、或觸覺等方式提醒駕駛員
3、后碰預(yù)警RCW
系統(tǒng)檢測到同一車道后方有快速接近的移動物體，并有碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)通過閃爍制動燈等方式，提醒后方車輛的駕駛員，在有碰撞風(fēng)險(xiǎn)的情況下，及時(shí)預(yù)警乘員安全帶等方式減小碰撞帶來的傷害。
2、技術(shù)原理
2.1、微波雷達(dá)原理
微波是指波長在1~10mm的電磁波，其帶寬大，分辨率高，天線部件尺寸小，能適應(yīng)惡劣環(huán)境。雷達(dá)天線向外發(fā)出一系列調(diào)頻連續(xù)波FMCW，頻率隨時(shí)間按調(diào)制電壓的規(guī)律變化，一般是連續(xù)的三角波，發(fā)射與接收信號如圖1所示。圖中實(shí)線是發(fā)射信號，虛線是相對靜止和相對運(yùn)動物體的反射信號。反射與發(fā)射信號波形相同，只是差一個(gè)延時(shí)時(shí)間t. t=2R/C (1); 此公式中，R為目標(biāo)距離，C為光速。
發(fā)射信號與反射信號在某一時(shí)刻的頻差即為混頻輸出的中頻頻率f(b).相對運(yùn)動物體的反射信號由于多普勒效應(yīng)的原因，會產(chǎn)生頻率的移動。在三角波的上升沿與下降沿輸出的中頻頻率分別為f(b+)、f(b-).以下公式成立：從而得到目標(biāo)車輛的距離R與相對運(yùn)動速度V。f(b)的確定主要是通過對信號的頻譜進(jìn)行分析；一般是通過傅里葉變換（FFT）對信號的時(shí)域和頻域進(jìn)行變換分析。
FMCW發(fā)射及回波信號
2.2、微波雷達(dá)結(jié)構(gòu)
微波雷達(dá)主要包括：天線、收發(fā)模塊、信號處理模塊和報(bào)警模塊。射頻收發(fā)前端是雷達(dá)系統(tǒng)的核心部件。一個(gè)典型的射頻前端主要包括天線、線性VCO、放大器、平衡混頻器。前端混頻輸出的中頻信號經(jīng)過中頻放大送至后級數(shù)據(jù)處理部分。
數(shù)據(jù)處理部分需要消除不必要的信號（如雜波）和干擾信號，并對經(jīng)過中頻放大的混頻信號進(jìn)行處理，從信號頻譜中提取目標(biāo)距離和速度等信息。
2.3、微波雷達(dá)的應(yīng)用
24GHz微波雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)盲點(diǎn)檢測、車道偏離預(yù)警、后方碰撞預(yù)警、泊車輔助、前方防撞等多種功能。
3、技術(shù)特點(diǎn)
微波雷達(dá)技術(shù)與其它技術(shù)，比如視頻、激光、紅外線技術(shù)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)就是不易受天氣影響，探測數(shù)據(jù)主要與目標(biāo)的位置和速度有關(guān)。微波雷達(dá)可以探測目標(biāo)物體的距離、相對速度、角度等信息；可以很容易識別目標(biāo)物體的相對位置，從而慮除干擾，保證目標(biāo)物體識別的有效性和報(bào)警的準(zhǔn)確性。通過安裝微波雷達(dá)，可以給汽車提供全方位的保護(hù)。
3.1、規(guī)格參數(shù) 
4、測試標(biāo)準(zhǔn)及方法
微波變道輔助系統(tǒng)測試包括 功能測試、電氣性能測試、電磁兼容性測試、可靠性測試、裝車實(shí)測等6步。由于電氣性能測試、電磁兼容性測試、可靠性測試是汽車電子產(chǎn)品的通用性標(biāo)準(zhǔn)。這里不再介紹。這里重點(diǎn)介紹微波雷達(dá)變道輔助系統(tǒng)的功能測試。
4.1、測試準(zhǔn)備：
對汽車周圍區(qū)域作如下分割：
A：距離車尾30米； 
B：距離車尾3米； 
C：駕駛員頭部位置；
D：車頭部位；
N：車尾部位；
E：車身左側(cè)；
J：車身右側(cè)；
F：左側(cè)第1條車道線；
G：左側(cè)第2條車道線；
H：左側(cè)第3條車道線；
K：右側(cè)第1條車道線；
L：右側(cè)第2條車道線；
M：右側(cè)第3條車道線；
4.2、盲點(diǎn)監(jiān)測測試標(biāo)準(zhǔn)和要求：
對于BCFG和BCKL組成的矩形區(qū)域?yàn)槊^(qū)；此區(qū)域內(nèi)若有快速接近的車輛（行人等），應(yīng)該報(bào)警。 
4.3、接近車輛預(yù)警 標(biāo)準(zhǔn)和要求：
對于相鄰車道FG和KL，盲區(qū)B之后的區(qū)域?yàn)榻咏鼌^(qū)域。此區(qū)域的測試標(biāo)準(zhǔn)分3個(gè)等級：   
A級：要能測到速度大于10m/s的接近車輛（行人等），預(yù)警時(shí)間大于2.5秒；  
B級：要能測到速度大于15m/s的接近車輛（行人等），預(yù)警時(shí)間大于3.0秒；  
C級：要能測到速度大于20m/s的接近車輛（行人等），預(yù)警時(shí)間大于3.5秒；
5、市場趨勢
早在1973年德國的AEG－Telefunken和Bosch公司共同開始研究汽車防撞雷達(dá)技術(shù)，并研制出了35GHz的非相關(guān)脈沖雷達(dá)。隨著微波技術(shù)的成熟，通過傳感器檢測汽車周邊環(huán)境以避免事故的想法又重新被汽車制造商關(guān)注。我國亦有100多個(gè)大學(xué)、研究所、工廠開始研究微波?，F(xiàn)在，微波基礎(chǔ)元件和系統(tǒng)已具備工程應(yīng)用的技術(shù)條件，特別是微波器件的模塊化、微波單片集成電路（MMIC）工藝上的進(jìn)展和突破，使微波器件能以被接受的價(jià)格提供批量產(chǎn)品。截止2016年底，海拉公司出貨的24GHz微波雷達(dá)已超過1000萬只。
自從德國奔馳汽車公司1999年在S級高級轎車上面安裝自主巡航控制系統(tǒng)（ACC）以來，越來越多的公司和供應(yīng)商投入到微波雷達(dá)系統(tǒng)研制、器件開發(fā)、和算法研究當(dāng)中。國際上主要的微波雷達(dá)供應(yīng)商有博世、法雷奧、海拉、西門子、德爾福等。
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