汽車?yán)走_(dá)傳感器組網(wǎng)技術(shù)研究

汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)解決方案

與單個雷達(dá)傳感器相比，多傳感器組網(wǎng)的優(yōu)勢在于測量精度高，誤報率低以及多目標(biāo)識別的優(yōu)越性能。測量精度高、誤報率低源于數(shù)據(jù)融合技術(shù)，這就要求每個傳感器在時間、頻率上精確同步；多目標(biāo)識別取決于系統(tǒng)自身對目標(biāo)的識別分類能力。因此，在整個雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)包括每個雷達(dá)傳感器的設(shè)計上都要圍繞著這兩點來進(jìn)行。

1近距離傳感器設(shè)計

近距離雷達(dá)傳感器主要擔(dān)負(fù)著汽車前向35米內(nèi)的目標(biāo)探測，是汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)在復(fù)雜路況下發(fā)揮效能關(guān)鍵部分。近距離雷達(dá)傳感器主要包括射頻單元、接收機和各個傳感器的之間的精確時間同步控制。在天線的設(shè)計上，既要符合所示的波束寬度的要求，同時又不能增大傳感器的體積。因此可以采用印刷體線性陣列天線。

接收機主要由一些低頻元件、抗混疊濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成。這些低頻元件所產(chǎn)生的噪聲可以淹沒微弱的回波信號，是影響探測距離的主要因素之一，因此要盡可能的降低噪聲參數(shù)。此外，模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣頻率應(yīng)該依據(jù)近距離傳感器的性能參數(shù)來確定。近距離傳感器的原理圖如圖3所示。


圖3近距離傳感器結(jié)構(gòu)圖

2同步控制
雷達(dá)組網(wǎng)后,同樣是通過測量發(fā)射信號和回波信號之間的頻率差來確定目標(biāo)的位置。但不同于單個雷達(dá)探測，汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)測量目標(biāo)的距離和速度是通過對每個傳感器測得的目標(biāo)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合而得到的。為了測量目標(biāo)距離以及產(chǎn)生一致的波形，發(fā)射機和接收機要有統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn),這就是時間上的同步。

為了能接收和放大回波信號,雷達(dá)傳感器的發(fā)射機和接收機必須工作在相同的頻率,當(dāng)發(fā)射機頻率捷變時,接收機本振要作相應(yīng)的變化,即要實現(xiàn)頻率上的同步。汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)對傳感器之間的時間同步控制誤差要求在10ns內(nèi)。所以高精度時間頻率同步系統(tǒng)是汽車?yán)走_(dá)傳感器組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

圖4同步系統(tǒng)框圖
圖4給出了基于DDS同步時鐘源的配置，各個收發(fā)單元上的DDS同步時鐘源的參考頻率源應(yīng)采用高穩(wěn)定度的原子鐘(如銣、銫原子鐘)。各收發(fā)單元的原子鐘要定期的用同一時間基準(zhǔn)來校準(zhǔn)。用作校準(zhǔn)的時間基準(zhǔn)的精度要更高一些,它們可以是GPS(導(dǎo)航星全球定位系統(tǒng)),羅蘭C或彩色電視發(fā)射臺發(fā)射的時間基準(zhǔn)信號.

3汽車?yán)走_(dá)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)分類算法

目標(biāo)分類系統(tǒng)的主要任務(wù)是針對目標(biāo)回波信號特征計算給定向量的分類關(guān)系，分類器定義了一組不同的目標(biāo)類別。分類器的工作可以分為研究階段和分類階段，在研究階段分類器對若干特征和經(jīng)過獨立標(biāo)記的特征向量進(jìn)行自動分析；在分類階段，要對每個被檢測到的目標(biāo)生成特征向量。

與此同時，識別算法采用最大似然方法進(jìn)行判決，以判別特征向量屬于哪個類，如圖5所示。在汽車應(yīng)用中，由于分類任務(wù)很復(fù)雜，通常一個給定的向量需要考慮幾個特征，因而要采用多個分類器，其優(yōu)點是在研究階段能夠在一次迭代過程中評估某個特征對決策過程的影響，并自動剔除對決策過程影響較小的項目。

基于汽車?yán)走_(dá)傳感器的目標(biāo)分類系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信號處理過程，它可以識別六種不同的雷達(dá)目標(biāo)的類別，包括：步行者、騎自行車的人、車輛、人群、樹木和交通標(biāo)志等。