文 献 综 述
- 绪论
今年来,交通逐渐成为人类社会生活的基本要素之一。随着城镇化的发展,城市道路复杂性急剧增加,交通载体也更加多样复杂。交通问题也日益严重,解决交通问题已经成为了全球性问题。
汽车防撞雷达作为一种辅助驾驶设备,能有效地对即将发生的碰撞危险发出报警,增加行车的安全性,因而越来越受到广泛关注。【1】
汽车防撞雷达主要是测量主车辆与目标车辆之间的距离,同时获取两车之间的相对速度以及相对方向角等信息,然后将所得信息传递给处理系统的控制单元进行处理。防撞雷达系统的主体是由数个感应器与微电脑控制器所组成。其原理是利用超声波信号,红外信号或毫米波信号等,经由微电脑的指挥与控制,再从感应器的发射与接受信号过程,比对信号折返时间而计算出被测物的距离。然后由报警器等装置提醒操作者。
毫米波雷达相比于其他测量介质雷达( 如超声波雷达、红外雷达、激光雷达) 具有探测距离远、运行可靠、测量性能受天气等外界因素的影响较小等优点,最适合应用于汽车防撞雷达应用。
而在汽车防撞雷达领域,FMCW雷达已经有了广泛的应用,目前的研究方向大多倾向于FMCW和FSK的毫米波段的混合调制,认为其有着广阔的应用前景。而本次研究主要着眼于FMCW和FSK的混合调制的实现,再在此基础上探讨一定噪声影响下其性能的变化,从而得出适合现实应用的实现方案。
- FMCW雷达
FMCW雷达的基本原理是利用发送信号和回波信号之间的频率差来确定目标的距离和速度。【2】
调频连续波(FMCW)顾名思义就是对连续波进行调频处理。FMCW雷达以高分辨率测量著称。它的原始数据的评估主要基于快速傅立叶变换(FFT),并且从FMCW数据提取相位信息。因此,该方法可以以小的相位误差增强测量精度。它的主要优点在于峰值功率低,射频结构简单,测量时间短,这些优点决定了FMCW方式特别适用于近距离目标的探测应用。另外,它的抗干扰性强,可以简单实现,可以实现多目标识别,对回波的处理算法简单快速,所以,它一直是汽车防撞雷达的首选实现方式。但是,它也有不足之处,比如:线性调频度的获取存在困难,从而导致距离分辨率变坏,在多目标场景下,可能会产生虚假目标,从而影响雷达的工作性能。而且,由于FMCW汽车雷达的基本理论是从传播延迟和多普勒频率组成的拍频获得距离和速度信息,因此在多目标检测中,FMCW雷达将面临距离-速度模糊性问题,这会导致目标重影和目标丢失。
3.FSK技术
频移键控(FSK) 体制又称双频测距法,交替发出两种频率的电磁波,可接收到两个具有不同多普勒频率的回波。通过两个回波的多普勒频率差和相位差可得到相对速度和距离。FSK 体制雷达信号频带窄,调制波形简单,可同时捕捉多个运动目标,系统实现简单,成本比FMCW体制要低很多。缺点是不可以探测相对静止的目标(相对静止的目标没有多普勒频移),系统响应比较慢,所以多用于测速雷达。
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