演示文稿激光測(cè)距雷達(dá)與智能時(shí)代

（優(yōu)選）激光測(cè)距雷達(dá)與智能時(shí)代當(dāng)前1頁(yè)，總共34頁(yè)。1概述2雷達(dá)測(cè)距的組成元件3雷達(dá)測(cè)距的工作原理4雷達(dá)測(cè)距的性能指標(biāo)5幾種常見(jiàn)的測(cè)距雷達(dá)6雷達(dá)測(cè)距的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前2頁(yè)，總共34頁(yè)。1概述

安全性是汽車(chē)最基本也是最重要的性能，對(duì)乘員的安全保護(hù)是汽車(chē)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(chē)安全裝置上。汽車(chē)安全裝置分為主動(dòng)安全裝置和被動(dòng)安全裝置。

主動(dòng)安全裝置是指為避免交通事故的發(fā)生而主動(dòng)采取的有效配備，如車(chē)輪的防抱死制動(dòng)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(dòng)安全裝置則是指事故發(fā)生時(shí)保護(hù)乘員安全的裝備系統(tǒng)，如安全帶自動(dòng)拉緊裝置、防撞安全氣囊、車(chē)門(mén)內(nèi)置防撞橫梁、車(chē)身防撞能量局部吸收等安全裝置。雷達(dá)測(cè)距防撞控制系統(tǒng)(Distronic，簡(jiǎn)稱(chēng)DTR)屬于汽車(chē)主動(dòng)安全裝置，是當(dāng)前國(guó)際汽車(chē)安全領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。當(dāng)前3頁(yè)，總共34頁(yè)。

汽車(chē)防碰撞技術(shù)首先需要解決的問(wèn)題是汽車(chē)之間的安全距離。汽車(chē)與汽車(chē)之間的距離小于安全距離，就應(yīng)該能夠自動(dòng)報(bào)警，并采取制動(dòng)措施。目前，測(cè)定汽車(chē)之間安全距離的方法有三種:超聲波測(cè)距、毫米波雷達(dá)測(cè)距和激光測(cè)距，防撞雷達(dá)系統(tǒng)裝配在車(chē)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(chē)道時(shí)兩車(chē)相撞)和后視防撞(防倒車(chē)時(shí)與車(chē)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(chē)，盲點(diǎn)探測(cè)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(cè)距、測(cè)速、測(cè)角的功能。當(dāng)前4頁(yè)，總共34頁(yè)。下圖為奔馳車(chē)距監(jiān)控防撞系統(tǒng)，可以在車(chē)輛停車(chē)和倒車(chē)時(shí)檢測(cè)車(chē)輛前、后、側(cè)面的障礙物距離，在靠近障礙物時(shí)會(huì)發(fā)出聲音警報(bào)。

圖1.1系統(tǒng)示意圖當(dāng)前5頁(yè)，總共34頁(yè)。2雷達(dá)測(cè)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(kāi)關(guān)DTR開(kāi)關(guān)座(具有距離測(cè)量電位差計(jì)和警報(bào)信號(hào)消除開(kāi)關(guān))信息聯(lián)絡(luò)(CAN)(用于儀板上的顯示裝置及警報(bào)信號(hào) 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(hào)處理裝置電源及報(bào)警顯示當(dāng)前6頁(yè)，總共34頁(yè)。

雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)的組成框圖1.收發(fā)天線可安裝于車(chē)輛保險(xiǎn)杠內(nèi)，向車(chē)前方發(fā)出發(fā)射信號(hào)，并接收反射信號(hào)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(hào)調(diào)制.，射頻信號(hào)的發(fā)射接收及接收信號(hào)解調(diào)3.信息處理模塊自動(dòng)分析，計(jì)算出與前方車(chē)輛間的距離和相對(duì)速度，并且防止轉(zhuǎn)彎時(shí)錯(cuò)誤測(cè)量臨近車(chē)道車(chē)輛的情況發(fā)生當(dāng)前7頁(yè)，總共34頁(yè)。4.汽車(chē)控制裝置：即控制汽車(chē)的自動(dòng)操作系統(tǒng)，達(dá)到自動(dòng)減速慢速行車(chē)，或緊急剎車(chē)。通過(guò)限制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)剎車(chē)作用力及變速箱擋位，控制定速巡航的車(chē)速5.報(bào)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(shí)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(bào)警時(shí)，該接口會(huì)輸出TTL電平，可用于自動(dòng)剎車(chē)開(kāi)發(fā)當(dāng)前8頁(yè)，總共34頁(yè)。3.雷達(dá)測(cè)距的基本原理當(dāng)前9頁(yè)，總共34頁(yè)。工作原理：在車(chē)輛行駛中，雷達(dá)窄波束向前發(fā)射電磁波信號(hào)，當(dāng)發(fā)射信號(hào)遇到目標(biāo)時(shí)，被反射回來(lái)被同一天線接收，經(jīng)混頻放大處理，可用其差拍信號(hào)間來(lái)表示雷達(dá)與目標(biāo)的距離，再根據(jù)差頻信號(hào)相差與相對(duì)速度關(guān)系，計(jì)算出目標(biāo)對(duì)雷達(dá)的相對(duì)速度，微處理器將上述兩個(gè)物理量代入危險(xiǎn)時(shí)間函數(shù)數(shù)字模型后，既可算出危險(xiǎn)時(shí)間，當(dāng)危險(xiǎn)程度達(dá)到各種不同等級(jí)時(shí)，分別輸出報(bào)警信號(hào)或通過(guò)車(chē)輛控制電路去控制車(chē)速或剎車(chē)。當(dāng)距離過(guò)近時(shí)，有些車(chē)型警告喇叭會(huì)響起，以警告駕駛者注意前方障礙物已經(jīng)接近車(chē)體，同時(shí)DTR電腦會(huì)通過(guò)車(chē)身電腦網(wǎng)絡(luò)CAN-BAS與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、變速器ECU及ESP(車(chē)輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng))、ABS剎車(chē)系統(tǒng)ECU，通過(guò)限制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)剎車(chē)作用力及變速箱擋位，控制定速巡航的車(chē)速。若前方無(wú)障礙物（100米為限）則警告燈會(huì)熄滅，車(chē)子便會(huì)加速至預(yù)設(shè)的巡航速度

圖2.1原理圖當(dāng)前10頁(yè)，總共34頁(yè)。裝有避撞雷達(dá)的汽車(chē)上了高速公路以后，駕駛員啟動(dòng)車(chē)上的避撞雷達(dá)。雷達(dá)選定好跟隨的汽車(chē)以后，被跟隨的汽車(chē)就成了后面汽車(chē)的“目標(biāo)車(chē)”，無(wú)論加速，減速，停車(chē)，啟動(dòng)，后面的汽車(chē)都會(huì)在瞬間之內(nèi)知曉，如果前面的汽車(chē)行駛一段時(shí)間之后，不再適合于自己的“目標(biāo)車(chē)”，駕駛員可以重新選擇另一輛“目標(biāo)車(chē)”。當(dāng)前11頁(yè)，總共34頁(yè)。汽車(chē)防撞系統(tǒng)流程圖當(dāng)前12頁(yè)，總共34頁(yè)。

圖3.3脈沖雷達(dá)測(cè)距原理圖測(cè)距公式:

R=(1/2)c*△T其中R為兩車(chē)的相對(duì)距離,c為光速,△T為從發(fā)射激光束到接受激光的時(shí)間間隔.當(dāng)前13頁(yè)，總共34頁(yè)。信號(hào)的瞬時(shí)頻率隨時(shí)間線性變換，當(dāng)前方有單目標(biāo)回波時(shí)，發(fā)射信號(hào)和反射信號(hào)將進(jìn)行混頻，混頻后得到的信號(hào)中含有目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度的信息。

圖2—1a為當(dāng)前14頁(yè)，總共34頁(yè)?，F(xiàn)記f0作為發(fā)射信號(hào)中心頻率，B為頻帶寬度，T為掃頻周期，調(diào)制信號(hào)為三角波，c為光速，R和V分別為目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度。在發(fā)射信號(hào)的上升段和下降段，中頻輸出信號(hào)可以表示為:

若忽視汽車(chē)與目標(biāo)間的相對(duì)速度,則兩車(chē)的距離可以表示為:

R=(1/2)c*△T其中R為相對(duì)距離,c為光速,△T為從發(fā)射到接受的時(shí)間間隔.當(dāng)前15頁(yè)，總共34頁(yè)。存在的問(wèn)題問(wèn)題一：由于采用單脈沖雷達(dá)，只能測(cè)量距離，角度，不能判定被測(cè)物的類(lèi)別和性質(zhì)，并且隨著路面的變化和車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)致目標(biāo)失蹤。改進(jìn)對(duì)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(duì)被測(cè)物進(jìn)行全息攝像，經(jīng)CPU模擬處理，辨別確定被測(cè)物的類(lèi)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當(dāng)前16頁(yè)，總共34頁(yè)。問(wèn)題二一般所說(shuō)的雷達(dá)為一次雷達(dá)，通過(guò)目標(biāo)的二次散射功率來(lái)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(dòng)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(huì)降低雷達(dá)作用距離。改進(jìn)策略：采用雙機(jī)應(yīng)答式測(cè)距甲機(jī)所完成的功能與一次雷達(dá)相同，向目標(biāo)車(chē)輛發(fā)射信號(hào)、接收信號(hào)，然后計(jì)算車(chē)距。乙機(jī)位于目標(biāo)車(chē)輛的尾部，其接收甲機(jī)發(fā)射來(lái)的頻率為F1的信號(hào)，經(jīng)放大，變換到頻率F2后再回發(fā)給甲機(jī)，對(duì)信號(hào)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，當(dāng)前17頁(yè)，總共34頁(yè)。系統(tǒng)工作原理為:當(dāng)安裝了本雷達(dá)的兩車(chē)在同一條公路上同向而行時(shí)，后向行車(chē)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(chē)的乙機(jī);乙機(jī)先對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大，然后再變換到頻率F2轉(zhuǎn)發(fā)回后向行車(chē)的甲機(jī);甲機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)下變頻、放大、檢波和模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后通過(guò)一定的數(shù)字信號(hào)處理算法增強(qiáng)回波信號(hào)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(cè)得的距離用數(shù)碼管、表頭和光柱顯示出來(lái)，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(guò)程。當(dāng)前18頁(yè)，總共34頁(yè)。4.雷達(dá)測(cè)距的性能指標(biāo)1最大探測(cè)距離2測(cè)距精度3最小探測(cè)距離4方位精度5其他特殊情況當(dāng)前19頁(yè)，總共34頁(yè)。最大的探測(cè)距離激光射束形狀和掃描區(qū)域

彎道的探測(cè)情況垂直方向探測(cè)區(qū)域探測(cè)領(lǐng)域隨發(fā)射接收光面的沾污而劣化當(dāng)前20頁(yè)，總共34頁(yè)。5.幾種常見(jiàn)的雷達(dá)測(cè)距5.1

毫米波雷達(dá)測(cè)距5.2

激光雷達(dá)測(cè)距5.3超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)當(dāng)前21頁(yè)，總共34頁(yè)。汽車(chē)各種測(cè)距方式主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比表當(dāng)前22頁(yè)，總共34頁(yè)。5.1毫米波雷達(dá)測(cè)距

防撞雷達(dá),防止汽車(chē)追尾對(duì)于車(chē)載雷達(dá),一般選用60GHz、

120GHz、

180GHz波段,對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為毫米級(jí),故成為毫米波雷達(dá).特點(diǎn)：毫米波雷達(dá)采用的是波長(zhǎng)在1厘米以下，頻率30GHZ以上的高頻電磁波，波長(zhǎng)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(cè)目標(biāo)的距離，還可測(cè)出相對(duì)速度和方位。價(jià)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(dòng)作.當(dāng)前23頁(yè)，總共34頁(yè)。

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(lái)的反射波將滯后與發(fā)射高頻脈沖一個(gè)時(shí)間差Tr和一個(gè)頻移(多譜勒頻移)Fa,根據(jù)雷達(dá)可以測(cè)出這個(gè)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(shí)間間隔;Fa-多譜勒頻移;

λ

-雷達(dá)波波長(zhǎng);Vr-雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì)速度

圖3.1毫米波雷達(dá)測(cè)距原理圖當(dāng)前24頁(yè)，總共34頁(yè)。5.2激光測(cè)距雷達(dá)原理同毫米波雷達(dá)測(cè)距，用窄激光束對(duì)某一地區(qū)進(jìn)行掃描。特點(diǎn)：快，準(zhǔn)，遠(yuǎn)，抗干擾，無(wú)盲區(qū)，測(cè)距精度可達(dá)厘米甚至毫米級(jí)，比微波雷達(dá)高近100倍，測(cè)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(wú)法使用當(dāng)前25頁(yè)，總共34頁(yè)。圖3.2激光雷達(dá)方框圖激光雷達(dá)的組成如下圖所示:當(dāng)前26頁(yè)，總共34頁(yè)。防追尾碰撞激光報(bào)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(jì)算車(chē)間距離的激光雷達(dá)、信號(hào)處理電路、顯示裝置、車(chē)速傳感器等構(gòu)成。圖3.4報(bào)警裝置的車(chē)載狀態(tài)當(dāng)前27頁(yè)，總共34頁(yè)。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(chē)后部反光鏡的反射光，通過(guò)受光裝置檢測(cè)其距離，如圖3.5所示。使用汽車(chē)反光鏡，檢測(cè)距離約l00m，最大檢測(cè)寬度35m以上。為了能區(qū)分出道路兩側(cè)的樹(shù)木橋墩和車(chē)輛前方真正的障礙物，可采用三光束工作方式，通過(guò)控制電路的控制，三個(gè)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(cè)距離取其200米以上，這樣就能夠更早地檢測(cè)插入車(chē)流的車(chē)輛，并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)它還能抑制彎道上的標(biāo)識(shí)物而發(fā)出報(bào)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(guò)路線圖3.6檢測(cè)范圍和報(bào)警發(fā)生范圍當(dāng)前28頁(yè)，總共34頁(yè)。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(chē)反光鏡的反射時(shí)間來(lái)測(cè)定其距離。但是由于要對(duì)前方車(chē)輛進(jìn)行辨別，因而開(kāi)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(chē)的距離可測(cè)，而且其橫向方向的位置也可以檢測(cè)出來(lái)。此技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，可使掃描角度成360°。這時(shí)，如果在車(chē)輛四角設(shè)置類(lèi)似的掃描式激光雷達(dá)，那么車(chē)輛四周的障礙物都可以測(cè)出。

圖3.7掃描式激光雷達(dá)當(dāng)前29頁(yè)，總共34頁(yè)。5.3超聲波電子倒車(chē)?yán)走_(dá)圖4.1倒車(chē)?yán)走_(dá)位置示意圖當(dāng)前30頁(yè)，總共34頁(yè)。超聲波測(cè)距特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1對(duì)雨，雪，霧穿透能力強(qiáng)，衰減小，

2測(cè)距原理簡(jiǎn)單，制作方便，成本低，缺點(diǎn)：