佟戬

摘要：本文主要确定并讨论了对用于机电一体化产品的低成本中程接近传感器的需求，并具体参考了汽车应用领域。满足这一需求的一个候选解决方案是 27 GHz 频率调制连续波雷达系统，用作测距仪。从返回信号中释放距离信息的方法，并运用离线数据分析的结果，介绍在典型产品中实施的实时系统。

关键词：传感器;汽车应用;测距仪;实时系统

1.引言

机电一体化产品设计问题解决方案的基础技术之一是使用传感器通过基于计算机系统识别外部环境的状态。虽然短距离 （<5 m） 的低成本传感器在商业上可用，但这种低成本的中距离传感器（1- 300 m）大概率在某些天气条件下（例如雾、喷水）会退化。汽车在进行外部障碍物检测时特别需要中距离的物体检测，并且传感系统的单位成本必须低，因为产量大，成本利润率低。在许多其他情况下（例如安全系统），静态物体的距离感测是避障的一个问题，而次声和激光等技术可应用于在有限的情况下，能够在所有天气条件下运行的更强大的系统是必不可少的。拉夫堡大学的机电一体化研究小组一直在研究调频连续波 （FM-CW） 雷达作为从静态和移动物体获取距离信息的一种手段，这些信息对汽车行业的导航系统或二级安全系统感兴趣。近来，毫米波雷达作为汽车避障传感器的研究显着增加。

这种雷达波长在恶劣天气中的高性能 [1] 使其特别适用于汽车应用，现代数字信号处理极大地扩展了处理毫米波数据的选择雷达[2]。

受到英国交通研究实验室 （TRL） 工作启发的一个特殊设计问题是需要一种先进而低成本的传感器，用于对摩托车的正面碰撞情况进行提前警告 [3]。该传感器已明显扩展到汽车市场。

2.传感器需求的识别

TRL的工作建议是在摩托车上使用安全气囊的情况下正面碰撞可以显着减少死亡和伤害，特别是当撞击对象是汽车的侧面时，例如可能发生在汽车驾驶员从侧面路口拉出时看不到迎面而来的摩托车的情况。 显然，虽然汽车驾驶员（和摩托车手）意识需要提高影响以减少这些事件的发生，TRL 认为一项技术解决方案值得研究。

如果可以提供某种形式的冲击传感器，其成本低、运行稳健且长期耐用，则可用于在冲击之前很好地触发安全气囊，提供额外的部署灵活性根据预测的撞击速度，骑手拟人化特征和骑行姿势[4]。……