外文翻译译文-汽车防撞雷达系统

0汽车防撞雷达系统倪国庆刘长满管永军王满生桂林空军学院消防系摘要近几年，汽车碰撞事故率越来越高，特别是在高速公路上。还好，最近，这个不好解决的问题才得出解决方案。本文中，车载测距雷达作为解决上述问题的方案已经被提出来你。它能自动控制行车速度使车与车之间保持一个安全的距离。关键字：汽车；防撞；雷达1引言汽车从1886诞生于德国到现在已经100多年了，自那时起，汽车工业的发展带彻底改变全世界人们的生活。近年来，随着中国经济的发展，道路交通发展迅速，尤其是高速公路的建设，为我国经济的快速发展起到了重要作用。但是，由于某些原因，如车多路少，公路等级比较低，混合的行人、汽车交通和管理不善。因此，在我国交通事故发生率很高。例如，从上海到南京的高速公路上，每年都有超过一起车辆连环相撞事故。这些事故造成了生命和财产的巨大损失，那么有什么方法可以阻止这一切呢？本文作者认为，除了重视交通安全，执行严格的交通法规以及进行更好的管理之外。我们应该建立一个先进的车载防撞雷达系统来自动限制车速，以减少交通事故。2总体方案和基本原则2.1总体结构框图总体方案是根据上面的原则设计的，如下图所示：图1：汽车防撞雷达系统的总体结构1我们采用的是传统的火控雷达设计，它的原理是采用单脉冲系统，只用一根天线进行传输和接收。这种设计一方面降低了成本，另一方面也简化了信号的处理。该类型的雷达测距精度小于5米。其中用于发送和接收的天线被设置在汽车的前面发射电磁波了。而电磁反射板则被安装在前面车的车尾，以此反映来自后面车的波信号。处在后面的车通过将从前面车接受来的信号进行放大、检测和整理，从而计算出两车之间的距离。该计划的另一个优点是它的成本也比较低。由于只有一个测距雷达所需的检测范围是固定的（1200），因此它的作用距离不长（约1km）。而且源功率不高，几乎没有天线，所以它的成本很低。2.2发射机2.2.1频率选择影响频率选择的主要因素是雷达的功能方面，雷达需要有良好的搜索功能，高测距精度，所以我们采用毫米波。采用毫米波的优点：(1)由于其具有较短的波长度，因此该系统将比较紧凑，且具有高测距精度；(2)其带宽很宽。在毫米波段，有四个窗口作为大气传输，它们分别在8.6mm,3.2mm，2.1mm和1.4mm附近。每个窗口的带宽很宽，他们分别为16GHz，23GHz，26GHz和70GHz；(3)传输窗口的大气衰减和损耗很低。在悬浮颗粒和粉尘，烟雾和空气污染的情况下衰减也很低。原因是其低地面散射，地杂波和多径干扰低。有两个叫柳条和韦伯的美国人比较了微波雷达、毫米波雷达、光学雷达优缺点。他们的特点如下表所示:表1：不同波段雷达系统之间的性能比较特点微波雷达光雷达毫米雷达跟踪精确度低高中分类识别度弱强中隐蔽性差好中空中搜索能力强弱中在恶劣环境下好差中在雾或灰尘的环境下好中差2.2.2震荡源雷达发射机主要由高频电源、调制器和电源组成。有两种方法产生的高频电源：功率振荡器和主振放大。本系统主要采用功率放大器作为振荡源，用于信号处理。其优点为重量轻，体积小，比较方便。主振荡器可应用于本系统的交叉场放大器和速调管及行波管和晶体管放大器等，通常它是应用在需要这种稳定场合的低功率器件。例2如：它们可以被用来作为相干运动目标指示系统的终端功率放大器，脉冲压缩雷达和脉冲多普勒系统。2.2.3发射天线以下是某跟踪雷达的设计原理：采用定向天线来集中精力，使光束为针状波束。其中，技术比较成熟的是一种较为理想的卡氏天线。天线的选择取决于系统的要求：可随时检测的最大数量的目标；要跟踪的目标数目；速度和方位角和俯仰角的目标的目标和可能的范围的机动。这些扫描仪包括最简单的和最便宜的机械扫描仪，复杂和昂贵的电子扫描仪。其中，前者可以在不要求的情况下使用，后者可以是一个非常苛刻的条件下使用。在两者之间的是混合扫描仪和机电扫描器。最简单的是扫描式固定梁系统。这种类型的系统，如唤醒测距雷达，不需要天线波束扫描。我们就采用这种扫描。2.3信号处理系统2.3.1接收器通过收发转换开关，反射电磁波信号进入接收机的信道得到混频后的中频信号，然后将中频信号送入整流探测器进过放大后输出视频信号。本系统采用超外差接收机，由于其具有较高的灵敏度和较低的成本，因此工作比较顺利。在这个系统中，我们采用无冷却毫米波外差接收机，它采用的是梁式引线的砷化镓半导体器件。非常适合用于频率范围是30到100兆赫之间的接收机。目前导波分量频率超过100兆赫，而且该技术已经得到了广泛的应用。因此，许多不同的传播媒介和技术也已发现毫米波集成电路的发展及其应用。现在，许多多功能的组件已经被运用于悬浮带状线、微型带状线、鳍线缺口线和波导。他们的频率在35到100兆赫之间。毫米波接收机与普通微波接收机的结构是相同的。总的来说，毫米波接收机使用高中频，但毫米波接收机在低频段（30000兆赫）采用和微波接收机相同的技术。如集成电路接收器，气体放电管收发开关保护装置，接收机，滤波器，隔离器和幅度有限的环行器，PIN开关等。2.3.2数字信号处理现在，雷达数字信号处理变得非常流行。这使得我们生成数字信号并进行过滤成为现实，随着模拟/数字转换器和集成电路技术的发展以及快速傅立叶计算的出现。数字信号处理已在其稳定性、重复性和灵活性上，显示出其优势。理论上，数字信号处理在波形和滤波器功能上没有任何限制。3随着数字计算机的出现，我们可以有效地根据采样定理处理连续雷达信号。频谱是基于采样的信号计算组。2.3.3数字脉冲压缩在脉冲压缩技术中，数字系统能力十分强大，它可以在有效的时间内去做各种各样的处理。在做完模拟信号到数字信号的转换处理之后，处理的数据可以存储在内存中，继续以一个较快或较慢的速度进行非实时处理。为什么采用脉冲压缩技术？这主要是因为它具有强大的改进测试能力和更强的抗干扰性。在一个非常密集活跃的电磁环境中，雷达之间彼此干扰将成为该课题一个非常严重的问题。为此，我们不断研究，查找了大量的资料。最终找到了使用不同的调制码和不同的匹配滤波器，从而达到了在脉冲压缩雷达设计中可以减少的雷达之间的相互干扰的目的。2.3.4数字匹配滤波理想的数字匹配滤波方法是采用加权法计算抽头延迟线。但是，最近快速傅立叶变换其周边卷积取代了这种方法。随着装配线快速傅立叶变换技术的发展和浮点设备的发展，宽动态范围和高速度的匹配滤波处理装置已经出现。这个新的匹配滤波的处理方法称为步进变换，它使用子孔径处理，不仅降低了快速傅立叶变换的规模，并且其硬件不超过快速傅立叶卷积处理的一半。2.4显示器在这个系统中，雷达显示器属于辅助设备类。它主要提供司机两车的车距，显示速度。我们采用比较流行的等离子体显示器，它可以通过微处理器完成经典程序和预编译的程序。该等离子体显示器可以生成点、线和特殊符号，如小圆圈和块等。等离子体显示器具有很多优点：与阴极射线管相比，它具有较高的稳定性，具有更长的使用寿命和更高的亮度比。考虑到成本，我们将显示数据的部分采用发光二极管阵列。2.5控制和调整速度装载机的雷达测量出两车之间的距离，将其转换成数字信号并与他的安全距离比较(1.5m)。如果测量的距离小于安全距离。该雷达将输出一个正误差信号来控制调节系统来降低汽车的速度，直到两车达到设置距离。否则，该雷达将输出一个负误差信号来控制和调整汽车的移动速度。汽车的速度不能超过速度限制。此外，如果司机不想有这么高的速度，他可以进行手动控制。当有一个负误差信号时，司机进行手动控制4时将出字幕。速度会自动减慢。最适合的调速系统为无级变速系统。该控制系统如图2所示：图2：速度控制系统框图3小结这是一个二十一世纪非常关键的项目，它的出现可以减少一些不必要的经济损失，从而创造更大的经济效益和社会效益，具有重大的意义。其原型也已经产生，不过到目前为止它还只是个实验。因此，大家如果有任何意见和建议，十分欢迎。参考文献1XuHongguoetc,AnalysisandRedisplayontheTrafficAccident,(policemaneducationpublishinghouseBeijing,1996),p.1122USAEliBrookner,RadarTechnology,(artechhouse,1977),p.3023DiaoYucaiect,TechnologyofMillimeterWaveandApplicationofMillimeteronMilitary,(weaponindustrypublishinghouseBeijing,1991),p.2214USAJerr