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汽車雷達網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和發(fā)展狀況概述

作者: 時間:2013-03-06 來源:網(wǎng)絡 收藏


網(wǎng)絡的目標分類算法

目標分類系統(tǒng)的主要任務是針對目標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類別。分類器的工作可以分為學習階段和分類階段,在學習階段分類器對若干特征和經(jīng)過獨立標記的特征向量進行自動分析;在分類階段,要對每個被檢測到的目標生成特征向量,與此同時,識別算法采用最大似然方法進行判決,以判別特征向量屬于哪個類,如圖3所示。在汽車應用中,由于分類任務很復雜,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)點是在學習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。文獻[4]給出了基于傳感器的目標分類系統(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目標的類別,包括:步行者、騎自行車的人、車輛、人群、樹木和交通標志等(圖3),文獻[4]最后給出了基于近距離雷達網(wǎng)絡的實驗結(jié)果。


圖3:車載雷達對目標分類的處理過程

對77GHz毫米波的技術(shù)指標

目前,自適應巡航控制(ACC)系統(tǒng)主要還是在一些豪華汽車上采配置,但是,其它一些制造商也在考慮推出具有這種系統(tǒng)配置的普及型汽車,因為,隨著消費需求的增長、汽車規(guī)模經(jīng)濟的擴大以及小型化、低成本的毫米波雷達收發(fā)器技術(shù)的發(fā)展[5],以前豪華上才有的配置也將在大多數(shù)普及型車輛中,預計今后幾年汽車雷達系統(tǒng)將相當普及。

表2 國際標準所支持的汽車雷達的頻段

表1所示為國際標準組織所支持的汽車雷達專用頻段[6],汽車雷達中采用了遠距離傳感器(FDS)和近距離傳感器(NDS)兩種毫米波雷達傳感器。

汽車雷達的任務和技術(shù)實現(xiàn)上的難點是在觀測區(qū)域內(nèi)檢測所有目標,并能夠在多目標情況下,測量目標的距離、相對速度和目標的方位角。目前,自適應巡航控制系統(tǒng)對遠距離傳感器(FDS)的要求如表3所示:

表3:對遠距離傳感器的要求

在方位角方向上做相對窄的觀察,對典型的ACC功能來說已經(jīng)足夠了,但是,這對應用系統(tǒng)中的舒適和安全系統(tǒng)卻有一定局限性。表現(xiàn)在:通過配置碰撞預警和碰撞規(guī)避等安全功能,汽車的安全性將大為增加,這些應用需要智能雷達傳感器覆蓋汽車周邊廣角的區(qū)域,因此,對雷達傳感器提出了角度分辨率的要求,這主要通過近距離傳感器(NDS)構(gòu)成的網(wǎng)絡,配備相應的計算算法來實現(xiàn)。表4給出了對近距離傳感器的指標要求。

表4:對近距離傳感器的要求

一般來說,靠單一NDS并不具備角分辨率和估算角度的能力,只有當NDS構(gòu)成所要求的網(wǎng)絡才能達到0.5°那樣的角估計精度。

精確估算運動目標位置的算法

文獻[7]詳細介紹了傳統(tǒng)的基于不同步工作方式的單接收機、雙接收機和四接收機構(gòu)成的汽車雷達系統(tǒng)的特點,提出為了完成對目標速度、距離和方位角的測量,要采用一組NDS構(gòu)成同步汽車雷達網(wǎng)絡,并采用基于一組非線性方程的多重計算方法來提高對運動目標位置的估算精度。


圖4:4個NDS構(gòu)成的汽車網(wǎng)絡對單目標實現(xiàn)位置測量的實例

圖4所示為4個NDS構(gòu)成的汽車網(wǎng)絡對單目標實現(xiàn)位置測量的實例。在笛卡爾坐標系中,四個傳感器的位置用二維向量表示,目標向量由表示。

Di,j是被測距離,它是發(fā)送信號的NDSi到被測目標之間的距離與接收信號的NDSj 到反射信號的目標之間的距離之和,因此,距離Di,j可以表示為兩個距離Ri和Rj之和:

在一個測量周期中,通過電掃開關(guān)的控制,每個NDS輪流擔當一次發(fā)射機,因此,有16種距離的組合:

下列非線性方程描述了所有的距離測量的情況:



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