趙洪憲

統(tǒng)計表明，70%～90%的交通事故是由于駕駛員操作失誤造成的。在美國、日本等國家，消費(fèi)者選購汽車的著眼點已把駕駛汽車的安全程度放在第一位。如果拋開駕駛的熟練程度和駕駛經(jīng)驗外，最有效的降低事故的方法就是讓車具有碰撞報警或主動避撞功能。隨著人們對交通安全的不斷重視，推動了汽車前向碰撞報警系統(tǒng)（forward collision warning systems，F(xiàn)CWS）、前向主動避撞系統(tǒng)（forward collision avoidance systems，F(xiàn)CAS）、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（adaptive cruise control，ACC）等先進(jìn)車輛主動安全技術(shù)的飛速發(fā)展。上述系統(tǒng)的共同點是通過車用測距雷達(dá)測量主車與目標(biāo)車之間的距離、相對速度以及相對方位角等信息，并將其傳送給系統(tǒng)的控制單元。車用測距雷達(dá)俗稱車用雷達(dá)，是實現(xiàn)汽車主動安全技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是當(dāng)前智能交通、信號處理以及傳感器工業(yè)的研究熱點。

車用雷達(dá)分類及概況

按測量介質(zhì)不同，可將車用雷達(dá)分為超聲波雷達(dá)、紅外雷達(dá)、激光雷達(dá)以及微波雷達(dá)。超聲波雷達(dá)、紅外雷達(dá)因其探測距離相對較短，目前，主要應(yīng)用于汽車倒車控制系統(tǒng)。

激光雷達(dá)和微波雷達(dá)因其具有測量距離遠(yuǎn)、精度高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于車輛主動安全控制系統(tǒng)。

激光雷達(dá)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)相對簡單，具有高單色性、高方向性、相干性好、測量精度較高、探測距離遠(yuǎn)、能識別道路狀況、價格便宜等特點。缺點是測量性能易受環(huán)境因素干擾，在雨、雪、霧等天氣情況下，測量性能會有所下降，受測量原理限制只能傳遞相對距離信息。按測量原理不同可分為脈沖式激光測距雷達(dá)和相位式激光測距雷達(dá)2種。

微波雷達(dá)探測距離遠(yuǎn)、運(yùn)行可靠、測量性能受天氣等外界因素的影響較小，可以獲得主車與目標(biāo)車輛間距離、相對速度，有些雷達(dá)還可獲得相對方位角和以及相對加速度等信息，但價格比較昂貴。按測量原理不同，可分為脈沖調(diào)頻（pulse frequency modulation，PFM）和調(diào)頻連續(xù)波（frequency modulation continuous wave，F(xiàn)MCW）。

當(dāng)前，微波雷達(dá)的使用頻率主要集中在23～24，60～61，76～77GHz3個頻段，波長均為毫米級，也稱微波雷達(dá)為毫米波雷達(dá)。在這些特殊頻段上，微波的輻射能量在大氣中具有很大的衰減特性。24GHz雷達(dá)信號在大氣中傳播的衰減系數(shù)大約為0.2dB/km，60GHz約為15dB/km，77GHz約為0.4dB/km。整體上是隨頻率的升高而上升，但在上述3個頻段內(nèi)由于大氣中水蒸汽、氧分子的吸收和散射作用產(chǎn)生出衰減尖峰，使得雷達(dá)信號的傳播被限制在一個較短的范圍之內(nèi)，從而可以盡量降低對其它車輛雷達(dá)或無線電設(shè)備的影響，并減少對周圍人體的輻射。

車用雷達(dá)的研究進(jìn)展與應(yīng)用

雷達(dá)技術(shù)首先應(yīng)用于軍用，隨著全世界對道路交通安全、汽車安全技術(shù)的不斷重視，雷達(dá)技術(shù)開始轉(zhuǎn)為民用，主要用于交通的管制、雷達(dá)測速以及汽車主動安全技術(shù)方面。

國外對車用雷達(dá)的研究開始比較早，在以德國、美國、日本、法國等為代表的主要西方發(fā)達(dá)國家內(nèi)展開。隨著汽車電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及信號處理技術(shù)的發(fā)展，推動了車用雷達(dá)的研制與應(yīng)用，世界各國掀起了研發(fā)車用雷達(dá)的熱潮。

車用毫米波雷達(dá)的研究始于20世紀(jì)60年代。典型代表是德國ADC公司生產(chǎn)的ASR100毫米波雷達(dá)采用脈沖測距方式。戴姆勒奔馳、日產(chǎn)、福特等汽車公司廣泛開發(fā)的汽車主動避撞系統(tǒng)以及自適應(yīng)巡航系統(tǒng)多采用該款雷達(dá)。

車用測距雷達(dá)研究最新進(jìn)展

日本豐田公司與Denso公司、三菱公司合作開發(fā)的電子掃描式毫米波（electronically scanning MMW）雷達(dá)，采用調(diào)頻連續(xù)波測距方式，結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾性能好。它是世界上第一款采用先進(jìn)的相控陣技術(shù)的車用雷達(dá)。與機(jī)械掃描雷達(dá)相比，相控陣?yán)走_(dá)的天線無需轉(zhuǎn)動，波束掃描更加靈活，對目標(biāo)識別的性能優(yōu)異。