演示文稿激光測距雷達(dá)與智能時代

（優(yōu)選）激光測距雷達(dá)與智能時代目前一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)1概述2雷達(dá)測距的組成元件3雷達(dá)測距的工作原理4雷達(dá)測距的性能指標(biāo)5幾種常見的測距雷達(dá)6雷達(dá)測距的發(fā)展趨勢目前二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)1概述

安全性是汽車最基本也是最重要的性能，對乘員的安全保護(hù)是汽車發(fā)展所追求的永恒主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，許多智能化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到汽車安全裝置上。汽車安全裝置分為主動安全裝置和被動安全裝置。

主動安全裝置是指為避免交通事故的發(fā)生而主動采取的有效配備，如車輪的防抱死制動系統(tǒng)ABS、電腦控制行駛平穩(wěn)系統(tǒng)ESP、加速防滑控制系統(tǒng)ASR、電腦控制循跡控制系統(tǒng)ETS;

被動安全裝置則是指事故發(fā)生時保護(hù)乘員安全的裝備系統(tǒng)，如安全帶自動拉緊裝置、防撞安全氣囊、車門內(nèi)置防撞橫梁、車身防撞能量局部吸收等安全裝置。雷達(dá)測距防撞控制系統(tǒng)(Distronic，簡稱DTR)屬于汽車主動安全裝置，是當(dāng)前國際汽車安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。目前三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)

汽車防碰撞技術(shù)首先需要解決的問題是汽車之間的安全距離。汽車與汽車之間的距離小于安全距離，就應(yīng)該能夠自動報警，并采取制動措施。目前，測定汽車之間安全距離的方法有三種:超聲波測距、毫米波雷達(dá)測距和激光測距，防撞雷達(dá)系統(tǒng)裝配在車輛的前方、側(cè)方或者后方，完成前視防撞(防追尾碰撞)、側(cè)視防撞(防更換車道時兩車相撞)和后視防撞(防倒車時與車后阻礙物相撞)等側(cè)重點(diǎn)各異的功能。

主要功能：防撞預(yù)警，輔助停車，盲點(diǎn)探測等，為完成上述功能所應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求是系統(tǒng)應(yīng)具有測距、測速、測角的功能。目前四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)下圖為奔馳車距監(jiān)控防撞系統(tǒng)，可以在車輛停車和倒車時檢測車輛前、后、側(cè)面的障礙物距離，在靠近障礙物時會發(fā)出聲音警報。

圖1.1系統(tǒng)示意圖目前五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)2雷達(dá)測距控制系統(tǒng)的組成DTR雷達(dá)控制模塊DTR雷達(dá)傳感器（激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)傳感器）DTR電腦可變巡航控制(CC)開關(guān)DTR開關(guān)座(具有距離測量電位差計和警報信號消除開關(guān))信息聯(lián)絡(luò)(CAN)(用于儀板上的顯示裝置及警報信號 發(fā)布裝置和各種控制機(jī)構(gòu)的信息聯(lián)絡(luò))天線、發(fā)射/接受組件中頻信號處理裝置電源及報警顯示目前六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)

雷達(dá)測距系統(tǒng)的組成框圖1.收發(fā)天線可安裝于車輛保險杠內(nèi)，向車前方發(fā)出發(fā)射信號，并接收反射信號2.射頻收發(fā)前端是雷達(dá)系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)信號調(diào)制.，射頻信號的發(fā)射接收及接收信號解調(diào)3.信息處理模塊自動分析，計算出與前方車輛間的距離和相對速度，并且防止轉(zhuǎn)彎時錯誤測量臨近車道車輛的情況發(fā)生目前七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)4.汽車控制裝置：即控制汽車的自動操作系統(tǒng)，達(dá)到自動減速慢速行車，或緊急剎車。通過限制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)剎車作用力及變速箱擋位，控制定速巡航的車速5.報警系統(tǒng)：安裝在駕駛室前部，精確顯示前方障礙物的距離值，面板上的數(shù)字鍵，可根據(jù)實際情況設(shè)定保京距離值，還有特殊輸出接口，當(dāng)系統(tǒng)報警時，該接口會輸出TTL電平，可用于自動剎車開發(fā)目前八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)3.雷達(dá)測距的基本原理目前九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)工作原理：在車輛行駛中，雷達(dá)窄波束向前發(fā)射電磁波信號，當(dāng)發(fā)射信號遇到目標(biāo)時，被反射回來被同一天線接收，經(jīng)混頻放大處理，可用其差拍信號間來表示雷達(dá)與目標(biāo)的距離，再根據(jù)差頻信號相差與相對速度關(guān)系，計算出目標(biāo)對雷達(dá)的相對速度，微處理器將上述兩個物理量代入危險時間函數(shù)數(shù)字模型后，既可算出危險時間，當(dāng)危險程度達(dá)到各種不同等級時，分別輸出報警信號或通過車輛控制電路去控制車速或剎車。當(dāng)距離過近時，有些車型警告喇叭會響起，以警告駕駛者注意前方障礙物已經(jīng)接近車體，同時DTR電腦會通過車身電腦網(wǎng)絡(luò)CAN-BAS與發(fā)動機(jī)ECU、變速器ECU及ESP(車輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng))、ABS剎車系統(tǒng)ECU，通過限制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)剎車作用力及變速箱擋位，控制定速巡航的車速。若前方無障礙物（100米為限）則警告燈會熄滅，車子便會加速至預(yù)設(shè)的巡航速度

圖2.1原理圖目前十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)裝有避撞雷達(dá)的汽車上了高速公路以后，駕駛員啟動車上的避撞雷達(dá)。雷達(dá)選定好跟隨的汽車以后，被跟隨的汽車就成了后面汽車的“目標(biāo)車”，無論加速，減速，停車，啟動，后面的汽車都會在瞬間之內(nèi)知曉，如果前面的汽車行駛一段時間之后，不再適合于自己的“目標(biāo)車”，駕駛員可以重新選擇另一輛“目標(biāo)車”。目前十一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)汽車防撞系統(tǒng)流程圖目前十二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)

圖3.3脈沖雷達(dá)測距原理圖測距公式:

R=(1/2)c*△T其中R為兩車的相對距離,c為光速,△T為從發(fā)射激光束到接受激光的時間間隔.目前十三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)信號的瞬時頻率隨時間線性變換，當(dāng)前方有單目標(biāo)回波時，發(fā)射信號和反射信號將進(jìn)行混頻，混頻后得到的信號中含有目標(biāo)的相對距離和相對速度的信息。

圖2—1a為目前十四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)現(xiàn)記f0作為發(fā)射信號中心頻率，B為頻帶寬度，T為掃頻周期，調(diào)制信號為三角波，c為光速，R和V分別為目標(biāo)的相對距離和相對速度。在發(fā)射信號的上升段和下降段，中頻輸出信號可以表示為:

若忽視汽車與目標(biāo)間的相對速度,則兩車的距離可以表示為:

R=(1/2)c*△T其中R為相對距離,c為光速,△T為從發(fā)射到接受的時間間隔.目前十五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)存在的問題問題一：由于采用單脈沖雷達(dá)，只能測量距離，角度，不能判定被測物的類別和性質(zhì)，并且隨著路面的變化和車輛的運(yùn)動。導(dǎo)致目標(biāo)失蹤。改進(jìn)對策：采用雙脈沖雷達(dá)，利用激光反射的相干性，使用激光全息攝像技術(shù)，對被測物進(jìn)行全息攝像，經(jīng)CPU模擬處理，辨別確定被測物的類別和性質(zhì)，已擴(kuò)束的激光1全息傳感器2全息傳感器1目前十六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)問題二一般所說的雷達(dá)為一次雷達(dá)，通過目標(biāo)的二次散射功率來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。二次散射功率取決于目標(biāo)接收到的功率和目標(biāo)的雷達(dá)截面積。由于雷達(dá)截面積與目標(biāo)的材質(zhì)(導(dǎo)電性能)、幾何形狀、尺寸、雷達(dá)波束的照射方向以及載波頻率等諸多因素有關(guān)，不確定性太大，要求雷達(dá)接收機(jī)有很大的動態(tài)范圍。而且，二次散射功率向全空間輻射，返回雷達(dá)接收天線的功率只占很小一部分，回波功率太弱會降低雷達(dá)作用距離。改進(jìn)策略：采用雙機(jī)應(yīng)答式測距甲機(jī)所完成的功能與一次雷達(dá)相同，向目標(biāo)車輛發(fā)射信號、接收信號，然后計算車距。乙機(jī)位于目標(biāo)車輛的尾部，其接收甲機(jī)發(fā)射來的頻率為F1的信號，經(jīng)放大，變換到頻率F2后再回發(fā)給甲機(jī)，對信號進(jìn)行透明轉(zhuǎn)發(fā)。(甲機(jī)發(fā)射頻率即為乙機(jī)接收頻率，甲機(jī)接收頻率即為乙機(jī)發(fā)射頻率，目前十七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)系統(tǒng)工作原理為:當(dāng)安裝了本雷達(dá)的兩車在同一條公路上同向而行時，后向行車的甲機(jī)產(chǎn)生雷達(dá)脈沖，經(jīng)中頻調(diào)制后上變頻到射頻F1發(fā)射向前向行車的乙機(jī);乙機(jī)先對接收到的信號進(jìn)行放大，然后再變換到頻率F2轉(zhuǎn)發(fā)回后向行車的甲機(jī);甲機(jī)對接收到的信號下變頻、放大、檢波和模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后通過一定的數(shù)字信號處理算法增強(qiáng)回波信號的信噪比，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)再生脈沖，從而得到兩機(jī)之間的距離脈沖，最后把測得的距離用數(shù)碼管、表頭和光柱顯示出來，前兩種方式顯示距離的準(zhǔn)確讀數(shù)，后一種方式反映距離的遠(yuǎn)近變化過程。目前十八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)4.雷達(dá)測距的性能指標(biāo)1最大探測距離2測距精度3最小探測距離4方位精度5其他特殊情況目前十九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)最大的探測距離激光射束形狀和掃描區(qū)域

彎道的探測情況垂直方向探測區(qū)域探測領(lǐng)域隨發(fā)射接收光面的沾污而劣化目前二十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)5.幾種常見的雷達(dá)測距5.1

毫米波雷達(dá)測距5.2

激光雷達(dá)測距5.3超聲波倒車?yán)走_(dá)目前二十一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)汽車各種測距方式主要技術(shù)參數(shù)對比表目前二十二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)5.1毫米波雷達(dá)測距

防撞雷達(dá),防止汽車追尾對于車載雷達(dá),一般選用60GHz、

120GHz、

180GHz波段,對應(yīng)的波長為毫米級,故成為毫米波雷達(dá).特點(diǎn)：毫米波雷達(dá)采用的是波長在1厘米以下，頻率30GHZ以上的高頻電磁波，波長短，沿直線傳播且穿透能力強(qiáng)，幾乎不受氣象條件的影響。不但可以探測目標(biāo)的距離，還可測出相對速度和方位。價格昂貴，需要防止電磁波干擾由于存在其它通訊設(shè)施電磁波干擾以及雷達(dá)裝間的相互影響,容易發(fā)生誤動作.目前二十三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)

雷達(dá)向空間發(fā)射一定重復(fù)周期高脈沖,當(dāng)遇到目標(biāo),目標(biāo)反射回來的反射波將滯后與發(fā)射高頻脈沖一個時間差Tr和一個頻移(多譜勒頻移)Fa,根據(jù)雷達(dá)可以測出這個數(shù)據(jù),就可以依據(jù)以下公式斷定目標(biāo)位置:R=1/2C*Tr;R-目標(biāo)到雷達(dá)的距離;Fa=2Vr/λ

C-光速;Tr-電波往返目標(biāo)與雷達(dá) 的時間間隔;Fa-多譜勒頻移;

λ

-雷達(dá)波波長;Vr-雷達(dá)與目標(biāo)的相對速度

圖3.1毫米波雷達(dá)測距原理圖目前二十四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)5.2激光測距雷達(dá)原理同毫米波雷達(dá)測距，用窄激光束對某一地區(qū)進(jìn)行掃描。特點(diǎn)：快，準(zhǔn)，遠(yuǎn)，抗干擾，無盲區(qū)，測距精度可達(dá)厘米甚至毫米級，比微波雷達(dá)高近100倍，測角精度理論上比微波雷達(dá)高一義倍以上。遇到下雨或大霧等惡劣天氣，穿透能力差，導(dǎo)致無法使用目前二十五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)圖3.2激光雷達(dá)方框圖激光雷達(dá)的組成如下圖所示:目前二十六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)防追尾碰撞激光報警裝置

該裝置結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。包括發(fā)光部、受光部、計算車間距離的激光雷達(dá)、信號處理電路、顯示裝置、車速傳感器等構(gòu)成。圖3.4報警裝置的車載狀態(tài)目前二十七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)激光鏡頭使用脈沖狀的紅外激光束向前方照射，并利用汽車后部反光鏡的反射光，通過受光裝置檢測其距離，如圖3.5所示。使用汽車反光鏡，檢測距離約l00m，最大檢測寬度35m以上。為了能區(qū)分出道路兩側(cè)的樹木橋墩和車輛前方真正的障礙物，可采用三光束工作方式，通過控制電路的控制，三個激光束中的左右激光束，取其35m以上，寬度控制在3.5m，中央激光束的檢測距離取其200米以上，這樣就能夠更早地檢測插入車流的車輛，并發(fā)出警報，同時它還能抑制彎道上的標(biāo)識物而發(fā)出報警，使之達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，如圖3.6所示。圖3.5激光通過路線圖3.6檢測范圍和報警發(fā)生范圍目前二十八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)掃描式激光雷達(dá)

最早的前方用激光雷達(dá)都是發(fā)出多股激光光束，并依靠前行車反光鏡的反射時間來測定其距離。但是由于要對前方車輛進(jìn)行辨別，因而開始采用掃描式激光雷達(dá)，如圖3.7所示。

這樣，不但至前方車的距離可測，而且其橫向方向的位置也可以檢測出來。此技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，可使掃描角度成360°。這時，如果在車輛四角設(shè)置類似的掃描式激光雷達(dá)，那么車輛四周的障礙物都可以測出。

圖3.7掃描式激光雷達(dá)目前二十九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)5.3超聲波電子倒車?yán)走_(dá)圖4.1倒車?yán)走_(dá)位置示意圖目前三十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點(diǎn)超聲波測距特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1對雨，雪，霧穿透能力強(qiáng)，衰減小，

2測距原理簡單，制作方便，成本低，缺點(diǎn)：

1