《智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器技術與應用》課件 能力模塊三 掌握毫米波雷達技術與應用

認知毫米波雷達《智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器技術與應用》能力模塊三掌握毫米波雷達技術與應用為了推進自動駕駛技術的發(fā)展，同時要解決攝像機測距、測速不夠精確的問題。工程師們選擇了性價比更高的毫米波雷達作為測距和測速的傳感器。你作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車工程師，你了解毫米波雷達的分類及它的安裝位置嗎？任務導入任務目標了解毫米波雷達的定義及發(fā)展歷程掌握毫米波雷達的類型及技術參數(shù)能夠確定毫米波雷達安裝位置獲得多途徑檢索知識、分析解決問題以及多元化思考解決問題的方法，形成創(chuàng)新意識。具有良好的團隊協(xié)作精神和較強的組織溝通能力。具備良好的職業(yè)道德，尊重他人勞動，不竊取他人成果。Contents目錄毫米波雷達的發(fā)展歷程及定義1毫米波雷達的類型2毫米波雷達的安裝位置4毫米波雷達技術參數(shù)3毫米波雷達特點501毫米波雷達認知毫米波雷達的發(fā)展歷程及定義毫米波雷達的發(fā)展歷程010203040506上世紀40年代毫米波雷達研制上世紀50年代美國出現(xiàn)了用于機場交通管制和船用導航的毫米波雷達上世紀60年代美國NHTSA對毫米波雷達和制動系統(tǒng)做了組合系統(tǒng)的驗證研究，毫米波雷達開始在車載領域中應用上世紀70年代開始應用于許多重要的民用和軍用系統(tǒng)中，如近程高分辨力防空系統(tǒng)、導彈制導系統(tǒng)、目標測量系統(tǒng)等1986-1999年汽車毫米波防撞雷達研究開始，奔馳率先在S級別轎車使用用自主巡航控制系統(tǒng)。至今隨著汽車市場需求及技術進步，車載毫米波雷達進入了蓬勃發(fā)展時期毫米波雷達的發(fā)展歷程及定義毫米波雷達，是工作在毫米波波段（millimeterwave）探測的雷達。通常毫米波是指30～300GHz頻域(波長為1～10mm)的。毫米波的波長介于微波和厘米波之間，因此毫米波雷達兼有微波雷達和光電雷達的一些優(yōu)點。車載毫米波雷達外觀圖毫米波雷達的發(fā)展歷程及定義毫米波雷達在工作狀態(tài)時，發(fā)射模塊生成射頻電信號，通過天線將電信號（電能）轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)出，接收模塊接收到射頻信號后，將射頻信號轉(zhuǎn)換為低頻信號，再由信號處理模塊從信號中獲取距離、速度和角度等信息。02毫米波雷達的類型根據(jù)輻射電磁波方式按頻率分類4D毫米波雷達毫米波雷達的類型根據(jù)輻射電磁波方式分類毫米波雷達的類型按頻率分類0379GHz頻段該頻段的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)的功能和77GHz一樣，也是用于長距離的測量。0277GHz頻段77GHz雷達的最大檢測距離可以達到160米以上，多用于緊急制動、自適應巡航等ADAS功能。24GHz頻段多用于檢測周圍障礙物，盲點檢測、變道輔助等。01毫米波雷達的類型4D毫米波雷達新增俯仰角信息相比普通毫米波雷達測量范圍延長到了300m03毫米波雷達技術參數(shù)最大探測距離01距離分辨率02距離測量精度03視場角07角度分辨率08角度測量精度09最大探測速度04速度分辨率05速度測量精度06毫米波雷達技術參數(shù)04毫米波雷達的安裝位置毫米波雷達的安裝位置05毫米波雷達特點毫米波雷達特點博世第五代雷達至尊版（4D成像雷達）以博世第五代雷達至尊版為例，毫米波雷達其核心特點如下。精度高抗干擾全天候全天時高分辨多目標敏感高誤報低可測速可測距高頻率低功率距離遠實時性高感

謝

觀

看《智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器技術與應用》實現(xiàn)毫米波雷達的應用《智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器技術與應用》能力模塊三掌握毫米波雷達技術與應用毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率，所以傳播時的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。為此，它們在通信、雷達、制導、遙感技術、射電天文學和波譜學方面都有重大的意義，下面一起來了解毫米波雷達的原理及應用。任務導入任務目標了解毫米波雷達測量原理了解目標識別流程理解毫米波雷達標定了解毫米波雷達的應用實例獲得多途徑檢索知識、分析解決問題以及多元化思考解決問題的方法，形成創(chuàng)新意識。具有良好的團隊協(xié)作精神和較強的組織溝通能力。具備良好的職業(yè)道德，尊重他人勞動，不竊取他人成果。Contents目錄毫米波雷達測量原理1目標識別流程2毫米波雷達標定4毫米波雷達應用實例301毫米波雷達測量原理毫米波雷達測量原理雷達調(diào)頻器通過天線發(fā)射毫米波信號，發(fā)射信號遇到目標后，經(jīng)目標的反射會產(chǎn)生回波信號，發(fā)射信號與回波信號相比形狀相同，時間上存在差值。測距原理毫米波雷達測量原理當目標與雷達信號發(fā)射源之間存在相對運動時，發(fā)射信號與回波信號之間除存在時間差外，頻率上還會產(chǎn)生多普勒位移。例如，當前方車輛快速行駛時，車距加大，由于多普勒效應，反射信號（ΔfD）的頻率將變小。這將導致上坡(Δf1)和下坡(Δf2)時的頻率產(chǎn)生差值，如圖所示。測速原理毫米波雷達測量原理毫米波雷達測量的距離和速度分別為：s為相對距離；c為光速；Δt為發(fā)射信號與回波信號的時間間隔；T為信號發(fā)射周期；f′為發(fā)射信號與反射信號的頻率差；Δf為調(diào)頻帶寬；fd為多普勒頻率；f0為發(fā)射信號的中心頻率；u為相對速度。

毫米波雷達測量原理通過毫米波雷達的發(fā)射天線發(fā)射出毫米波后，遇到被監(jiān)測物體，反射回來，通過毫米波雷達并列的接收天線，通過收到同一監(jiān)測目標反射回來的毫米波的相位差，就可以計算出被監(jiān)測目標的方位角。方位角αAZ是通過毫米波雷達接收天線RX1和接收天線RX2之間的幾何距離d，以及兩根毫米波雷達天線所收到反射回波的相位差b，然后通過三角函數(shù)計算得到方位角αAZ的值。測量方位角原理TXRX1RX2ɑAZ

ɑAZ

b

目標d02目標識別流程目標識別流程毫米波雷達的目標識別是通過分析回波特征信息，采用數(shù)學手段通過各種特征空間變換來抽取目標的特性參數(shù)，如大小、材質(zhì)、形狀等，并將抽取的特性參數(shù)與已建立的數(shù)據(jù)庫中的目標特征參數(shù)進行比較、辨別和分類，其流程如圖所示。目標識別流程（一）特征信息提取利用發(fā)射源與目標處于相對靜止狀態(tài)時的中頻信號可以進行目標特征信息的提取，以有效進行目標識別。（二）特征空間變換特征空間變換是利用梅林變換、沃爾什變換、馬氏距離線性變換等正交變換方法，解除不同目標特征間的相關性，加強不同目標特征間的可分離性，最終剔除冗余特征，達到減少計算量的目的。目標識別流程（三）識別算法識別算法主要有空目標去除、無效目標去除和靜止目標去除。（四）目標特征庫的建立目標特征庫的建立有三種方法：通過實際試驗數(shù)據(jù)建立，通過半實物仿真數(shù)據(jù)建立，通過虛擬仿真數(shù)據(jù)建立。（五）識別結(jié)果輸出把識別結(jié)果輸出到有關的控制系統(tǒng)中，完成相應的控制功能。03毫米波雷達標定毫米波雷達標定毫米波雷達在安裝時需要確保其水平角度、橫擺角度和俯仰角度滿足安裝要求。3個角度如所示，其中水平角度和俯仰角度可以通過角度尺和重錘等工具進行測量，并通過調(diào)整雷達安裝機構(gòu)來滿足雷達安裝的角度要求。毫米波雷達標定在標定過程中，通過調(diào)整機構(gòu)每次以相同的步長調(diào)整雷達橫擺角度，分別測量放置車輛正前方的兩處障礙物的橫向距離，計為d1和d2，計算橫擺角度標定系數(shù)k。當調(diào)整機構(gòu)調(diào)整到使k取最小值時，即認為雷達探測表面的法向量與車輛縱向?qū)ΨQ平面平行。

k=|d1-d2|04毫米波雷達應用場景毫米波雷達應用場景用于汽車ACC/FCW/AEB的雷達傳感器一般按照在車頭中央位置，例如車標位置或上下。毫米波雷達應用