多传感信息融合的车辆主动防碰撞系统设计

三、毫米波雷达

　　目前最受关注的传感手段是运用毫米波进行测量的雷达系统。毫米波是指工作频率在 30～100GHz，波长在1～10mm之间的电磁波。毫米波雷达（主要是9 4GHz）原来主要用于短程反装甲武器系统，其功能就是精确测量目标的距离和相对速度。毫米波雷达可以全天候工作，不受天气状况的影响，而恶劣的气候环境正是导致交通事故的主要原因之一。随着GaAs高频器件和单片微波集成电路 MMIC的出现和应用，毫米波雷达的性能有了很大的提高，成本也有所下降，并且雷达的外型尺寸可以做得很小，便于在汽车上安装。因此，毫米波雷达就成了汽车前视雷达的首选。为了在高速公路上及时发现前方的交通堵塞，汽车用毫米波雷达的探测距离必须在100m以上；为了覆盖左右两侧的车道线，探测宽度必为 3.5m；为了不把道路上方的标识和人行天桥也探测进去，上、下方要有与道路的升降相对应的3m左右的探测幅度。其主要指标如下：

①天线：尺寸要小、成本要低、性能要高，还要便于安装和使用。

②工作频率：毫米波雷达的工作频率与其性能和价格相关。一般而言，频率提高，目标的反射效果会更好，但信号的穿透力会减弱，测距范围降低，器件成本增大。曾有工作于 24GHz，60GHz， 76～77GHz的雷达样机和成品的报道，现由于76～77GHz毫米波雷达具有较好的性价比，国外目前多采用这一工作频率。我国由于受到器件和成本方面因素的影响，目前倾向于采用35GHz的工作频率。

③视角：视角就是天线波束的扫描范围，包括方位角和高低角。为降低虚警率，一般选择方位角为9oC～12oC ，甚至更大。高低角则取3oC 左右。

④作用距离：100m～150m即可。如美国规定为1～100m，欧洲规定为1～150m，测距范围的确定以保证车制动时两车不会发生追尾碰撞为原则。

⑤测量的动态范围：雷达必须有足够的动态范围，以保证对大小目标都能识别。

⑥分辨率：径向距离分辨率达到1m即可。

四、多传感器融合策略

多传感信息融合（Multisensor Information Fusion）或称多源信息融合是近年发展起来的一门新技术。信息融合是解决飞机、导弹之类飞行器航迹预测与跟踪的一种行之有效的方法，而且也是智能信息处理领域最有前途的一个研究方向。从广义角度讲，信息融合普遍存在于自然界。例如，人类认知客观世界，就是通过视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉等感官获得信息，并经过大脑进行融合而得到认知结论。从狭义角度讲，以不同的传感器获得同一对象的不同量测数据，利用某种算法获得一个综合信息，这就是数据融合。数据融合是信息融合中最简单和最实用的一类方法，这种方法是基于估计理论的，特别是Bayes估计理论，并且主要针对的是同一类型数据信息。典型的应用就是目标跟踪中的航迹预测，把来自不同监测装置的数据进行融合，从而得到最好的估计结果。数据融合方法分为集中处理方式和分布处理方式，在目标跟踪研究中，分布处理方式有其特殊的重要性。

　　汽车防碰撞系统的工作环境恶劣，干扰因素众多，只用单一雷达传感器做出判断容易产生虚警，为了提高对目标的识别和估计能力，就要引入多传感信息融合技术。其中，传感器包括雷达传感器、激光扫描仪和视频传感器等。把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的多源信息，进行综合处理，其目的就是降低探测的不确定性，形成对系统环境相对一致的感知描述，以便得到一个准确可靠的分析和判断结果，从而提高系统决策能力。