VHDL汽车线性调频防撞雷达信号处理电路设计(2)
6、误差分析
6.1系统误差分析-31
6.2系统实际测试误差分析-34
结论-35
前景展望-36
感谢-37
参考文献-38
1、引言
近年来，随着经济的发展，交通需求日益增加，城市交通拥堵、交通事故频发、交通环境恶化等成为世界各国面临的共同话题。解决交通问题的传统办法是修建或扩建道路。但随着人口的增长，城市人均居住面积日益减少，可供修建的道路空间也越来越少。在这种背景下，产生了把车辆和道路综合、系统解决交通问题的智能交通系统（interlligent transportation system，ITS）。ITS的一个重要目标是大量地减少撞车交通事故，强调新一代车载电子装置、车辆自动驾驶设备、驾驶员驾驶能力和精神状态自动检测仪器的研制与开发使用。研制高性能的汽车防撞雷达系统，用于主动辅助司机进行安全驾驶，是ITS安全计划中非常重要的一部分，对于提高交通安全，降低恶性交通事故发生率、减少生命财产损失起到重要作用。
随着毫米波技术的迅猛发展，适用于弹载武器系统的毫米波线性调频连续波（LFMCW）引信技术得到广泛关注。利用毫米波LFMCW引信技术的体积小、重量轻、成本低等诸多优点，将其引入到汽车防撞雷达的研究中，具有广阔的前景。
国外研究汽车雷达始于20世纪60年代。80年代后以来，开始研究汽车防撞雷达系统，曾考虑过多种汽车防撞雷达方案，如超声测距、激光探测定位技术、视频摄像图形识别技术、红外成像技术等，但都存在一些不足之处，尤其在恶劣气候条件下，这类系统的作用距离小，对信号处理能力要求高。其中超声波雷达的作用距离很近，不适用于远距离探测。红外系统和激光雷达受天气影响非常严重。而毫米波介于红外和微波之间，与微波相比，雷达设备的体积和天线口径小，重量轻，容易实现窄波束、高分辨率，探测精度高；频带宽，天线副瓣低，有利于实现成像或准成像；虽然受天气影响大于微波波段，但比在红外和光波系统中影响小；在大气窗口中传播时，毫米波可以与微波一样，不受白天和黑夜的影响，也不易受恶劣环境的干扰，可穿透烟雾和尘埃，具有全天候的特点。因此，毫米波雷达具有其他方案所不可替代的优点，因而成为近年来汽车防撞雷达的研究热点。
毫米波在大气中传播有四个大气“窗口”，它们的中心频率分别在35,94,140和220GHZ，对应带宽分别为16、23、26和70GHZ。一般而言，系统的工作频段越低，其成本也越低。而当工作频率较高时，天线的尺寸将明显减小，信号穿透能力减弱，目标的雷达截面积增大，反射效果增强，雷达体积减小，工作性能有所提高，但器件的成本会大大增加。所以应合理选择工作频率。
目前，欧洲的汽车毫米波雷达系统的工作频率一般设计在76~77GHZ，已有一些国家立法规定这一频段为汽车雷达所使用。在日本，常使用60GHZ这一频段。而美国，根据联邦通信委员会（FCC）的规定。汽车防撞雷达应工作在24GHZ以上。根据我国目前毫米波研制的情况来看，35GHZ波段器件成熟，仪器配套，在军事上应用已相当成熟，可实现低成本和100%的国产化，因此，根据我国现有技术状况，可借助于强大的军工技术优势，宜采用35GHZ波段作为汽车防撞雷达的工作波段。
毫米波雷达的工作体制主要分为连续波体制和脉冲体制两种。脉冲雷达根据毫米波脉冲发射信号和目标回波信号的时间差来计算目标距离，同时根据多普勒频移来确定目标的径向速度。脉冲体制适用于远距离探测。在汽车防撞雷达这种近距离应用的情况下，窄脉冲的产生相对困难（例如对应距离分辨率为1m时，要求脉冲宽度7ns，接收机带宽约为150MHZ，这在实际工程中实现起来非常困难）。另外脉冲方式要求发射峰值功率大，测量多目标困难。
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