先进的车载无线通信技术推动智能交通系统的发展

利用毫米波雷达和图像传感器构建智能驾驶控制系统

据日本Hitachi公司的研究显示，日本和西方国家正在努力开发更为先进的安全技术，其目标是把每年的交通事故和灾害降低30%"50%，为此，要开发一种新型的驾驶控制系统，这种的系统的主要功能包括：

*自适应巡航系统(ACC)；
*预防撞刹车系统(Precrash Safety System)；
*停止和前进(Stop-And-Go)控制系统；
*车道保持系统(LKS)；

为了实现上述功能，需要采用一系列基于毫米波雷达的环境识别传感器、图像处理摄像机以及新型的刹车、方向盘和其它子系统。其中的关键无线电技术就是毫米波雷达传感器。



图3 环境识别技术在汽车中的应用

目前，国际汽车半导体厂家在毫米波雷达器件上已经取得了一系列突破。例如，飞思卡尔半导体已经展示了使用硅锗(SiGe)技术的面向77GHz频带毫米波雷达的射频(RF)芯片。该芯片主要面向在部分汽车上配备的车与车之间的间距控制系统及预防撞安全系统等的车间距检测用途。与此同时，飞思卡尔还开发将射频芯片与接口IC、微控制器一起封装的毫米波雷达模块，以及旨在使该模块实现小型化的小型天线。由于通用毫米波雷达将来会成为必不可少的装备，据称，该公司今后还将对毫米波雷达的所有技术进行不断开发。  

此外，新日本无线公司成功开发了使用76GHz频带的面向车载毫米波雷达的VCO。在AlN底板上形成基于微带线的电路后，通过表面封装耿氏二极管及变容二极管形成VCO。日本村田公司也推出了采用介质振荡器、振荡频率为38GHz的VCO。京瓷不久前也推出了两款用于60GHz频段无线通信和76GHz频段车载雷达等毫米波频段的陶瓷天线。

在实际使用的过程中，雷达系统与偏航速率传感器采用一体化设计，配备于车前隔栅后方。成功的案例包括：德尔福最大检测角度为15度的新型巡航控制系统毫米波雷达；雷克萨斯LS460车型使用毫米波雷达和摄像机实现车辆前方障碍物识别功能和后方车辆识别功能；日野为Profia车型增加的标配追尾减轻制动系统，它利用毫米波雷达判断出追尾危险后，发出警报音并起动制动器，通过追尾减轻制动系统中的“预防撞安全系统 ”来防止碰撞。  

由于毫米波雷达产生的电波能够穿透人体，从而给健康造成不良影响，因此毫米波雷达在能够检测的障碍物方面存在局限性，比如不能将行人作为障物来检测等，只能借助于摄像技术。在这方面，NEC抢占日本市场半壁江山的“预防撞安全”系统市场，该公司利用车载图像识别并行处理器，通过采用结合毫米波雷达及摄像头等多个传感器的信息进行综合处理的方式，检测包括前方车辆及行人在内的立体物体的距离和速度，向驾驶员发出警报，从而减轻冲撞造成的伤害。因此，代表了环境识别技术的发展方向之一。图3为基于毫米波雷达和图像传感器的环境识别技术在汽车中的应用的示意图。

结语

随着智能交通系统的发展以及驾驶员对信息通信需求的增加，对路-车之间、车-车之间无线通信技术的需求与日俱增。

比较而言，传统的车载无线电设备—收音机、GPS、遥控无钥进入、TPMS和GSM/GPRS设备等,都是相对独立的无线电设备。在智能交通系统中，把无线通信技术、车载汽车计算平台、信息显示系统以及驾驶控制系统有机地结合起来，构成统一的ITS ECU或车载信息通信系统(Telematics)平台，将对无线电通信技术提出更高的要求，设计过程中面临的最大挑战在于如何将不同标准和频点的无线电通信设备集成为一体。在此，软件无线电技术将有着无限的应用空间。

由于智能交通系统的建设牵涉面广，因此，需要汽车制造商与汽车电子、半导体、通信、软件设计及内容提供等行业开展广泛的跨行业协作。此外，国家的产业政策支持以及相关标准的引导也是至关重要的。