汽車毫米波雷達(dá)的作用是什么
【太平洋汽車網(wǎng)】汽車毫米波雷達(dá)的作用:利用毫米波雷達(dá)可以做到讓車輛自適應(yīng)巡航及跟隨前車,當(dāng)汽車與周圍的物體可能有碰撞發(fā)生時(shí),通過警告提醒裝置告知駕駛員或車輛采取自動緊急制動避免碰撞,當(dāng)碰撞不可避免時(shí),通過對剎車、頭靠、安全帶等進(jìn)行控制,減輕因碰撞而帶來的危害。
雷鋒網(wǎng)按:本文作者鄭菲,汽車主動安全測試工程師。本文由雷鋒網(wǎng)獨(dú)家發(fā)布。
一、引子首先要明確,這里要講的雷達(dá)是發(fā)射電磁波的正經(jīng)雷達(dá),而不是發(fā)射機(jī)械波的倒車?yán)走_(dá)。
二戰(zhàn)軍迷和歷史研究者大概對雷達(dá)技術(shù)的淵源了如指掌:第一臺實(shí)用雷達(dá)就是用于探測試圖半夜從空中越過英吉利海峽的德農(nóng)——坐著飄在天上的金屬殼的德農(nóng)。之后雷達(dá)既在太平洋夜戰(zhàn)中碾壓過島國訓(xùn)練有素的戰(zhàn)列艦觀察兵的光榮時(shí)刻,也有過在貝卡谷地被猶太人的反輻射導(dǎo)彈炸成渣渣的慘痛歷史。
雷達(dá)從戰(zhàn)爭機(jī)器轉(zhuǎn)職交通行業(yè)的初期伴隨著無數(shù)車主的血淚——雷達(dá)測速。而現(xiàn)在雷達(dá)成為了車主擺脫油門的助手——自適應(yīng)巡航的主傳感器,以及并線的保護(hù)神——盲點(diǎn)監(jiān)測和并線輔助用傳感器,還偶爾扮演避免追尾事故的最后一道防線——自動緊急制動用傳感器。
二、構(gòu)造和原理目前車載雷達(dá)的頻率主要分為24GHz頻段和77GHz頻段,其中77GHz頻段代表著未來的趨勢:這是國際電信聯(lián)盟專門劃分給車用雷達(dá)的頻段。嚴(yán)格來說77GHz的雷達(dá)才屬于毫米波雷達(dá),但是實(shí)際上24GHz的雷達(dá)也被稱為毫米波雷達(dá)。
在工程實(shí)踐中,雷達(dá)天線具體實(shí)現(xiàn)的方法有很多種。目前車載雷達(dá)中比較常見的是平面天線陣列雷達(dá),因?yàn)橄啾绕渌麑?shí)現(xiàn)方式,平面雷達(dá)沒有旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件,從而能保證更小的體積和更低的成本。下面以目前常見的平板天線雷達(dá)為例,介紹車載雷達(dá)的構(gòu)造和原理。
先對車載雷達(dá)有個(gè)直觀地認(rèn)識:Figure 1Figure 2天線陣列(如下圖):Figure 3其中從上至下分別是10條發(fā)射天線TX1,然后是2條發(fā)射天線TX2,最后是4條接收天線RX1至RX4。
兩組發(fā)射天線分別負(fù)責(zé)探測近處和遠(yuǎn)處的目標(biāo),其覆蓋范圍如下圖所示:Figure 4這里因?yàn)榻幍囊暯牵‵OV)比較大,大概有90度,所以需要更多天線,而遠(yuǎn)處的視角小,大概只有20度,所以兩根天線就夠了。
雷達(dá)裝在車上如下圖所示:Figure 5雷達(dá)通過天線發(fā)射和接收電磁波,所發(fā)射的電磁波并非各向均勻的球面波,而是以具有指向性的波束的形式發(fā)出,且在各個(gè)方向上具有不同的強(qiáng)度,如下圖所示:Figure 6雷達(dá)主要測量目標(biāo)的三個(gè)參數(shù):位置、速度和方位角。下面簡單說說這三個(gè)參數(shù)的測量原理。
位置和速度這兩個(gè)參數(shù)的測量原理在小學(xué)科普課本里就講了:雷達(dá)波由發(fā)射天線發(fā)出、被目標(biāo)反射后,由接收天線接收雷達(dá)回波。通過計(jì)算雷達(dá)波的飛行時(shí)間,乘以光速再除以2就可以得到雷達(dá)和目標(biāo)之間的距離。
而根據(jù)多普勒效應(yīng),通過計(jì)算返回接收天線的雷達(dá)波的頻率變化就可以得到目標(biāo)相對于雷達(dá)的運(yùn)動速度,簡單地說就是相對速度正比于頻率變化量。
(圖/文/攝:太平洋汽車網(wǎng) 問答叫獸)
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