據(jù)調(diào)查,全球汽車電子系統(tǒng)的需求將增長到1,500億美元，其中安全系統(tǒng)的年復合增長率則高達12.1%，表1給出了汽車電子中不同應用的增長預測[1]。 表1：汽車電子不同應用的增長預測
來源: Strategy Analytics公司
上表指出，汽車安全系統(tǒng)是今后幾年內(nèi)需求增長最強勁的領(lǐng)域。研究發(fā)現(xiàn)，汽車雷達網(wǎng)絡系統(tǒng)是汽車安全系統(tǒng)領(lǐng)域最具革命性的變化[2]，具有重大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景。通過將各種雷達傳感器集成在一起構(gòu)成一個網(wǎng)絡系統(tǒng)，這種系統(tǒng)綜合了各種傳感器的優(yōu)勢，由此構(gòu)成的新的、高精度的傳感器網(wǎng)絡，能夠極大地改善汽車雷達網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能，使之具有防撞報警和市內(nèi)規(guī)避碰撞等安全功能。汽車雷達系統(tǒng)中77GHz距離傳感器制造成本的大幅度降低，給汽車雷達網(wǎng)絡的普及應用奠定了技術(shù)基礎。本文簡要介紹汽車雷達網(wǎng)絡的原理、目標識別和位置測量的算法的概念，并介紹77GHz汽車雷達網(wǎng)絡系統(tǒng)的研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。
汽車雷達網(wǎng)絡的構(gòu)成原理
自從1999年以來，采用傳統(tǒng)RF元件的77 GHz 遠距離雷達傳感器就獲得了商業(yè)應用，但是，這類傳感器的性能和一致性太差，批量生產(chǎn)的成本太高，因而只適用于有限的應用領(lǐng)域。也有一些廠家采用24 GHz 技術(shù)開發(fā)近距離雷達傳感器，由于24 GHz技術(shù)的帶寬有限，其測距分辨率較差，且不具備測角分辨率，因而未能成為主流雷達傳感器。在汽車雷達網(wǎng)絡中(圖1)，近/遠距離雷達傳感器都傾向于采用77 GHz MMIC(毫米波集成電路)技術(shù)實現(xiàn)，采用這種技術(shù)容易做出一體化的設計方案，收發(fā)模塊的成本大為降低。新型77 GHz汽車雷達傳感器技術(shù)的成熟，為發(fā)展汽車雷達網(wǎng)絡奠定了基礎。 
圖1：汽車雷達網(wǎng)絡的硬件方框圖[3]
圖1所示的雷達網(wǎng)絡由四個等距離分布在安全杠上的新型、近距離(NDS)雷達傳感器(25米)和一個位于安全杠中間的遠距離(FDS)雷達傳感器(180米)構(gòu)成。FDS采用77 MHz MMIC 技術(shù)可以改進性能并獲得較高的角覆蓋。本文后面的內(nèi)容將介紹，通過對各個NDS進行精確的時間同步，并對其輸出信號利用數(shù)字信號處理方法進行處理，然后，通過車載數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送到車載中央處理器，可以實現(xiàn)對目標距離、多譜勒頻率和方位角的高分辨率測量并對車輛的動作作出判決(圖2)。 
圖2：汽車雷達網(wǎng)絡覆蓋的區(qū)域與所需要的近距離傳感器和遠距離傳感器的數(shù)量
基于 77GHz MMIC技術(shù)的雷達傳感器是構(gòu)成汽車雷達網(wǎng)絡的前端關(guān)鍵硬件，后端的信息處理需要用數(shù)字信號處理器等高速運算單元來完成。構(gòu)建這樣的汽車雷達網(wǎng)絡之后，進一步能夠?qū)崿F(xiàn)諸如碰撞報警和市內(nèi)碰撞規(guī)避等一系列與安全系統(tǒng)相關(guān)的應用。
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