愛華網(wǎng)1. 汽車毫米波雷達測試需求
圖 1汽車毫米波雷達應(yīng)用 |
近年來隨著新型市場特別是發(fā)展中國家，如中國、印度、巴西等國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車消費每年都在快速增長。由于汽車在社會生活中的地位日益提高，在汽車保有量逐年增長的情況下，汽車安全問題則被普遍的關(guān)注。通過對汽車事故的調(diào)查統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)大約一半以上的事故是首尾相撞，這就是說有效的汽車防撞系統(tǒng)能夠?qū)Υ蠹s65%的事故發(fā)生起到阻止作用。同樣在高端汽車領(lǐng)域，人們越來越渴望高科技帶來的安全與便捷，結(jié)合信號處理技術(shù)實現(xiàn)汽車自主智能巡航、輔助泊車、汽車防撞雷達等各種系統(tǒng)已經(jīng)改變了人們對傳統(tǒng)汽車電子的認識。
汽車毫米波雷達的典型應(yīng)用有毫米波防撞雷達、自適應(yīng)巡航、盲區(qū)檢測、輔助變道等功能。為了保證汽車電子產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，不僅汽車電子供應(yīng)商需要對汽車雷達進行測試，而且汽車生產(chǎn)廠家也需要評估汽車雷達的技術(shù)指標。由于汽車毫米波雷達工作頻率比較高，且很多產(chǎn)品集成度很高“onebox”，所以給相關(guān)測試工作帶來很多困難。本文主要針對汽車雷達本身微波性能和數(shù)據(jù)接口，也就是電路級提出了相應(yīng)的測試方法。如果要對汽車雷達跟蹤性能、作用距離、傳感控制，則需要從系統(tǒng)測試角度考慮。
2. 汽車雷達系統(tǒng)
2.1 汽車雷達發(fā)展和未來
早在1973年德國的AEG-Telefunken和Bosch公司共同開始投資于研究汽車防撞雷達技術(shù)的研究，并研制出了35GHz的非相關(guān)脈沖雷達。但由于與毫米波相關(guān)的器件的價格昂貴，較大的尺寸和70年代猛漲的石油價格等原因，汽車雷達沒有繼續(xù)發(fā)展。10年以后由歐共體發(fā)起的“PROMETHEUS”（普羅米修斯）計劃使汽車毫米波雷達又開始了重新的研制。隨著毫米波技術(shù)的成熟，通過傳感器檢測汽車周邊環(huán)境以避免事故的想法又重新被汽車制造商關(guān)注。在頻段的選擇上各國所不同，歐洲和美國選擇的是對76～77GHz的集中研究，而日本則選用了60～61GHz的頻段，隨著世界范圍76～77GHz毫米波雷達的廣泛應(yīng)用，日本也逐漸轉(zhuǎn)入了76～77GHz毫米波雷達的開發(fā)。80年代初期以來，世界許多著名大學和研究機構(gòu)，都被卷入到毫米波熱潮中。我國亦有100多個大學、研究所、工廠開發(fā)研究毫米波。
現(xiàn)在，毫米波基礎(chǔ)元器件和系統(tǒng)已具備工程應(yīng)用的技術(shù)條件，特別是毫米波器件的模塊化、毫米波單片集成電路（MMIC）工藝上的進展和突破，使毫米波器件能以被接受的價格提供批量產(chǎn)品。例如，美國TRW公司已經(jīng)研制出0.1nm InCaAs搭配HEMT（高電子遷移率晶體管）及相關(guān)的94GHzFMCW T/R組件（收發(fā)組件），1994年的產(chǎn)量達到50萬只。
天線是汽車毫米波雷達有效工作的關(guān)鍵設(shè)計之一， 同時，也影響了毫米波車用雷達能否贏得市場的關(guān)鍵。首先，天線的生產(chǎn)要大批量低成本。其次，天線的設(shè)計要便于安裝在車的頭部。同時，天線必須被集成在車內(nèi)而不能影響汽車的外觀。除了硬件技術(shù)和成本方面的原因外，對于信號的處理和解決虛警問題的算法也是毫米波雷達的應(yīng)用的難點。為了解決虛警問題，國際上的研究者通過大量的實驗研究，已經(jīng)逐漸達成共識，即：①要求防撞雷達必須具備測角能力，目標的方位角信息對于去除虛警是必不可少的。②設(shè)計出易于產(chǎn)生，抗干擾性能強的復雜雷達發(fā)射信號，并配合以實時高效的信號處理和目標檢測算法。只有二者緊密結(jié)合，虛警的問題才能得以較好的解決。
毫米波多波束雷達技術(shù)是現(xiàn)在很多公司研究發(fā)展的方向，這種雷達和多種傳感器結(jié)合，就可以監(jiān)測路邊情況、行車道的預測、對目標物體的識別與歸類等等。美國Millitech公司研制的應(yīng)用于汽車防撞的毫米波多波束雷達，是一個較為先進的AICC系統(tǒng)。傳感器直徑145mm，深度為5mm，3束毫米波，束寬為2°，在100米的路面上可以分辨3.5米。天線部分采用了三凸透鏡、掃描反射鏡和傳輸反射鏡組件。
自從德國奔馳汽車公司在1999年在S級高級轎車上面采用77GHz自主巡航控制系統(tǒng)（ACC）以來，越來越多的公司和供應(yīng)商投入到汽車雷達系統(tǒng)研制、器件開發(fā)、和算法研究當中。隨著毫米波半導體器件成本降低、控制技術(shù)和信號處理技術(shù)的成熟，使得小體積、高性能的毫米波雷達的商用成為可能。
