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一种基于毫米波雷达的汽车盲区监测系统开发及测试应用

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一种基于毫米波雷达的汽车盲区监测系统开发及测试应用

发布日期:2020-10-27 作者:州车智安科技有限公司(si) 点击:

毫米(mi)波雷(lei)达(da)感(gan)知是一种(zhong)比较重(zhong)要的环(huan)境感(gan)知手段(duan)(duan),通过分析雷(lei)达(da)接收到(dao)的目标回(hui)波特性,提取目标的位置、运动特性和(he)运动轨(gui)迹。汽(qi)车碰撞预警雷(lei)达(da)主要工(gong)作于 24GHz、77GHz频段(duan)(duan),24GHz 雷(lei)达(da)因其(qi)频段(duan)(duan)相近和(he)广(guang)泛应(ying)用,也被业(ye)内统称为毫米(mi)波雷(lei)达(da)。


本文设计了一种基于 24GHz 雷达的汽车盲区监测系统,通过雷达高频电路收发回波处理和信号检测,完成目标的探测和跟踪,最后结合各种预警功能算法,输出相应警示信号。【并线辅助系统


毫米(mi)波雷(lei)(lei)达感(gan)(gan)知是(shi)一种(zhong)无线感(gan)(gan)知技术,其它传感(gan)(gan)器相(xiang)(xiang)比,雷(lei)(lei)达感(gan)(gan)知具(ju)有(you)许多独特的优势。受雾雨雪等恶(e)劣(lie)气候(hou)条件影响小、不受光线明暗的影响,具(ju)有(you)穿透(tou)遮挡物的能力;与超声(sheng)技术相(xiang)(xiang)比,雷(lei)(lei)达感(gan)(gan)知的距离更(geng)远。


其具备盲点监测功(gong)(gong)能(neng) (BSD)、换(huan)道(dao)辅助(zhu)功(gong)(gong)能(neng)(LCA)、倒车辅助(zhu)告(gao)警功(gong)(gong)能(neng)(RCTA)和开门告(gao)警(DOW)等(deng)(deng)多项驾驶辅助(zhu)功(gong)(gong)能(neng)。毫米(mi)波雷达由于在(zai)尺寸小、探测性能(neng)优、环(huan)境适应能(neng)力强、成本低(di)廉等(deng)(deng)方(fang)面(mian)的优势(shi),已成为汽(qi)车辅助(zhu)驾驶系统必不可少的选(xuan)择。


1监测系统工作原理


毫米(mi)波雷达感(gan)知(zhi)是一种(zhong)比较重要(yao)的环(huan)境(jing)感(gan)知(zhi)手段,通过分析雷达接收到(dao)的目(mu)标(biao)回波特性(xing),提取目(mu)标(biao)的位置、运动特性(xing)和运动轨迹。汽车碰撞预警(jing)雷达主(zhu)要(yao)工作于 24GHz、77GHz频段,24GHz 雷达因其频段相近和广(guang)泛应用,也被(bei)业内统称(cheng)为毫米(mi)波雷达。


本文设计了一种基于 24GHz 雷达的汽车盲区监测系统,通过雷达高频电路收发回波处理和信号检测,完成目标的探测和跟踪,最后结合各种预警功能算法,输出相应警示信号。该系统雷达测距、测速和方位处理基本工作原理如图 1 所示。

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雷达采用线性调(diao)频连(lian)续波模(mo)式(shi),通过上下扫频联合处理,可同时解出目标的速(su)度(du)和距(ju)离信息。调(diao)频带宽(kuan) B 决定距(ju)离分辨率,调(diao)频周期T 影响系(xi)统(tong)(tong)的频率分辨率;各参数(shu)需综合折衷(zhong)考虑,以满(man)足(zu)整(zheng)机系(xi)统(tong)(tong)指标要(yao)求。【盲区监测系(xi)统(tong)(tong)】


△fL 为距离(li)差频,△ fd 为相对速度造成的多普勒频偏,那么有如下公式:


通(tong)过联立解方程组,分别(bie)会得(de)(de)到(dao)距(ju)离(li)差频△ fL 和(he)多普勒频偏(pian)△ fd,从(cong)而得(de)(de)到(dao)目(mu)标的(de)(de)距(ju)离(li)和(he)速(su)度(du)(du)信(xin)息,△ fd 的(de)(de)正负表示目(mu)标相(xiang)(xiang)对速(su)度(du)(du)的(de)(de)方向。相(xiang)(xiang)位(wei)(wei)测(ce)角(jiao)法是(shi)利用不同接收(shou)通(tong)道同一时刻的(de)(de)相(xiang)(xiang)位(wei)(wei)差计算出目(mu)标角(jiao)度(du)(du),相(xiang)(xiang)位(wei)(wei)测(ce)角(jiao)法的(de)(de)原理框图如(ru)图2 所示。

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图(tu)2 中,θ 为目标径(jing)向(xiang)(xiang)方向(xiang)(xiang)与天线(xian)法线(xian)方向(xiang)(xiang)的(de)夹角(jiao)(jiao),d 为天线(xian)间距(ju),λ 为回波信(xin)号(hao)的(de)波长。目标方向(xiang)(xiang)角(jiao)(jiao)θ 的(de)计算(suan)公(gong)式:

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2系统功能及架构设计


盲区(qu)监(jian)测系统通(tong)过毫(hao)米波雷达传感器来监(jian)测本车(che)(che)侧后(hou)(hou)方盲区(qu)区(qu)域,并(bing)获取(qu)目(mu)标位置、相对速度、行(xing)驶方向等信(xin)息。一旦监(jian)测到有车(che)(che)辆处于视(shi)角盲区(qu)位置或以很快的速度从后(hou)(hou)面接(jie)近本车(che)(che),通(tong)过车(che)(che)辆外后(hou)(hou)视(shi)镜上的警告信(xin)号、声音(yin)等声光等形式来提醒(xing)司机注(zhu)意。


结(jie)合是否操纵了转(zhuan)向灯准备转(zhuan)向,后(hou)视镜上的警告(gao)信号就会闪烁等形式,提醒司机车(che)身附近有(you)车(che)俩(liang)存在碰撞(zhuang)风险,不要(yao)(yao)换道。该(gai)盲区监测系统(tong)主要(yao)(yao)具(ju)有(you)盲点监测功能 (BSD)、换道辅(fu)助功能(LCA)、倒车(che)辅(fu)助告(gao)警等功能(CTA)和开门告(gao)警(DOW)等多项(xiang)驾(jia)驶辅(fu)助功能。系统(tong)主要(yao)(yao)构(gou)架如(ru)图 3 所(suo)示:

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(1)FMCW 调频连续波体制雷达,车辆左右侧各装一台;

(2)雷达单发多(duo)收进(jin)行目标位置(距离、角度)、速(su)度等信息测(ce)量; 

(3)根据车辆(liang)及目标位置、运动参(can)数(shu),进(jin)行目标数(shu)据报(bao)警(jing)算法处理;

(4)盲区监(jian)测、变道辅(fu)助、横向(xiang)倒车告警(jing)、开门告警(jing)等(deng)多功能综合(he)应用。

 

毫(hao)米波雷达(da)安装在车(che)辆后(hou)保杠(gang)的两侧,当(dang)有车(che)辆出现在雷达(da)覆盖区并满(man)足报警(jing)条件时(shi),驱动(dong)指示(shi)灯和蜂(feng)鸣器进行报警(jing)。【并线辅助系统(tong)】


雷达(da)模块通过CAN 与车(che)身网关(guan)(guan)相(xiang)连,通过网关(guan)(guan)获取车(che)辆的速度(du)信(xin)息(xi)、档位信(xin)号(hao)、转(zhuan)向(xiang)(xiang)灯信(xin)号(hao)、方向(xiang)(xiang)盘转(zhuan)角信(xin)号(hao)、横(heng)摆角信(xin)号(hao)等信(xin)号(hao),同时也可将雷达(da)报(bao)警信(xin)息(xi)和故障信(xin)息(xi)等上传至车(che)辆处理。


3系统测(ce)试(shi)及功能应(ying)用验(yan)证


盲区监测(ce)系统性能优劣不仅受毫米波雷(lei)(lei)达(da)传感器自(zi)身的性能影(ying)响,还需要解(jie)决(jue)雷(lei)(lei)达(da)与环(huan)境适(shi)配、车辆安(an)装(zhuang)、保险杠匹配、误差校(xiao)准以及实际(ji)道路(lu)综(zong)合功能测(ce)试等功能应用技(ji)术难题(ti),确(que)保批(pi)量产品工作状态稳定和(he)一致性。


3.1 雷达性能综合测试验(yan)证

雷达主要(yao)功能(neng)(neng)(neng)(neng)性能(neng)(neng)(neng)(neng)测(ce)(ce)试(shi)包括电(dian)气(qi)性能(neng)(neng)(neng)(neng)、电(dian)磁兼(jian)容、气(qi)候(hou)环境(jing)和(he)机械环境(jing)适应能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)等(deng)数(shu)十项(xiang)性能(neng)(neng)(neng)(neng)指标测(ce)(ce)试(shi);其(qi)中该系统雷达探测(ce)(ce)范围、精(jing)度、分(fen)辨率等(deng)主要(yao)性能(neng)(neng)(neng)(neng)测(ce)(ce)试(shi)采用雷达目标模拟测(ce)(ce)试(shi)系统进行全面(mian)测(ce)(ce)试(shi),确(que)保各性能(neng)(neng)(neng)(neng)满足设计要(yao)求。如图(tu) 4 所示(shi)。

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3.2 车辆安(an)装位置匹配

雷(lei)达模块安装在车(che)身保险杠内(nei)工作,其安装位置、角(jiao)度及周(zhou)围探测区域遮蔽等因素均对雷(lei)达性(xing)能的(de)正常发(fa)挥有一(yi)定影响。在测试过程中需(xu)要结合车(che)身及雷(lei)达探测任务、保杠形状等进(jin)行性(xing)能评估和匹(pi)配优化,以保障雷(lei)达发(fa)挥最大探测效性(xing)能。如图 5 所示(shi)。

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3.3 车(che)辆保险(xian)杠匹配

在雷达安装(zhuang)使用(yong)过(guo)程中,考虑到(dao)保险杠形状、材质及周围物品影响(xiang)所(suo)带来的(de)测角误差,采用(yong)单独匹配校准(zhun)方式(shi),确保了目标定位的(de)准(zhun)确性。标校情况如图 6 所(suo)示。

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3.4 下线(xian)标定(ding)

在整车(che)厂(chang)完成雷(lei)达(da)(da)车(che)辆装配(pei)后,对雷(lei)达(da)(da)的实(shi)际安(an)装角度(du)误差进行系统(tong)修正(zheng)。综合(he)考虑(lv)标定(ding)工位大小、标定(ding)环(huan)境等因素(su),采用固定(ding)点目标的方法实(shi)现了雷(lei)达(da)(da)安(an)装角度(du)的快速标定(ding)。


3.5 道路(lu)功能应用测试

如图 7 所示(shi),系统各(ge)项功能主要(yao)依据(ju)行业(ye)法(fa)规要(yao)求进行场地和道路性能验证测(ce)试(shi),其中道路测(ce)试(shi)涵盖(gai)全国(guo)各(ge)地典型(xing)道路场景(jing)。


系统(tong)功能(neng)应用(yong)(yong)测(ce)试里(li)程数万公里(li),测(ce)试用(yong)(yong)例数百项;测(ce)试场景覆盖城市道(dao)(dao)路(lu)、乡(xiang)村道(dao)(dao)路(lu)、高速公路(lu)、山路(lu)、隧道(dao)(dao)等(deng)各种路(lu)面(mian),气(qi)候包(bao)括阴雨天(tian)(tian)、雾(wu)天(tian)(tian)、晴天(tian)(tian),白天(tian)(tian) / 夜晚等(deng)场景。主要(yao)功能(neng)应用(yong)(yong)测(ce)试情况(kuang)如下:

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(1)运动场景:同道(dao)跟(gen)随、旁道(dao)超(chao)车、

变(bian)道超车(che)、隔道超车(che)、倒车(che)、停车(che)开门(men)等;

(2)车辆速度(du):30、40、50、60、70、 80、90、120km/h 等(deng);

(3)目标类型:小(xiao)轿车、卡车、面包(bao)车、货(huo)车、三轮车等;

(4)目标(biao)数(shu)量:单辆(liang)、多辆(liang)等;

(5)道(dao)路(lu)(lu)(lu)场景:水泥路(lu)(lu)(lu)、柏油路(lu)(lu)(lu)、干(gan)/湿路(lu)(lu)(lu)、施(shi)工(gong)路(lu)(lu)(lu)、高(gao)架桥(qiao)、高(gao)速、下(xia)(xia)穿桥(qiao)、隧道(dao)、栅栏(lan)路(lu)(lu)(lu)、绿化(hua)带路(lu)(lu)(lu)、铁板路(lu)(lu)(lu)、转弯、上(shang)/ 下(xia)(xia)坡(po)路(lu)(lu)(lu)等;

(6)特殊场景,软(ruan)件仿真(zhen)测试。


4结束(shu)语

通过持续的技术攻关(guan)和全面测试验证,基(ji)于毫米波雷(lei)达的汽车盲(mang)区监测系统完成了产品开发和功能应用(yong),并委(wei)托第三方专(zhuan)业机构(gou)进行场地测试和数万公(gong)里的道路测试。


经(jing)过多轮测试与优化,该系统性(xing)能稳定(ding)可靠,性(xing)能优良,报警准(zhun)确(que)、及时(shi),系统准(zhun)确(que)率(lv)达到了(le)99%,误漏报率(lv)低于 1%,满足车厂(chang)批量应用需求。后续将在产业(ye)化规模和不同车型快速适配等方面进一(yi)步优化提(ti)升。


本文网址:http://hachioujireien.com/news/557.html

关键词:并线辅助系统,盲区监测系统,噪声治理公司

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