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防撞雷達

防撞雷達系統(tǒng)是由數(shù)個感應器與一組藏有微電腦控制器及蜂鳴器所組成。其原理是利用超聲波信號,經(jīng)由微電腦的指揮與控制,再從感應器的發(fā)射與接受信號過程,比對信號折返時間而計算出被測物的距離,然后由報警器發(fā)出不同的報警聲。

簡介

  本系統(tǒng)必須告知駕駛員存在于最小區(qū)域內(nèi)的所有障礙物,并不得對處于最大區(qū)域外的任何障礙物有所反應。

  后部探測區(qū)域必須涵蓋的范圍:車寬每側(cè)加20cm

  后部探測區(qū)域可能涵蓋的范圍:車寬每側(cè)加30cm

  當障礙物接近某個側(cè)部區(qū)域時,從車輛后方40cm開始可能給予指示,

  本系統(tǒng)將在掛入倒檔后1秒鐘內(nèi)被激活,有“嗶嘩”兩聲開機提示音以示系統(tǒng)正常工作。

  本系統(tǒng)由12V(指電源正極)電源系統(tǒng)供電,如切斷倒車燈電源供電,本系統(tǒng)將進入關閉狀態(tài)。

  當探測到的距離在側(cè)部

工作狀態(tài)

  本系統(tǒng)有3種不同的狀態(tài):

  激活狀態(tài):在發(fā)動機運行或點火開關置于運行檔時掛入倒檔,系統(tǒng)進入激活狀態(tài),并發(fā)送處于服務狀態(tài)的信號。

  關閉狀態(tài):退出倒檔或點火開關脫離運行檔后(無論是否掛在倒檔),系統(tǒng)變?yōu)殛P閉狀態(tài)。

  錯誤狀態(tài):系統(tǒng)被激活但卻不發(fā)送聲響信號,則系統(tǒng)處于錯誤狀態(tài)。錯誤消除后,需要再次掛入倒檔,系統(tǒng)才會重新進入激活狀態(tài)。

  在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時掛入倒檔并一直處于倒檔時,系統(tǒng)進入激活狀態(tài)。

  在這種狀態(tài)下,不論車輛接近還是離開障礙物,或是保持不動,系統(tǒng)均會向駕駛員提示。

特點

  在一輛裝備了相同系統(tǒng)或其它供應商的類似系統(tǒng)(系統(tǒng)已激活)的車輛附近,本系統(tǒng)可能會受到干擾,但不影響正常工作。

  障礙物的移動

  若障礙物與車輛的相對移動速度小于1m/s本系統(tǒng)應正常工作。

  倒車雷達僅是駕駛的輔助器材,一切安全仍由駕駛者自行負責。

  倒車速度較快時,倒車雷達系統(tǒng)感測準確性有所降低,建議低速:3公里/小時。

  當警報聲為長響時,請立即停車,因為此時已有障礙物進入40厘米區(qū)內(nèi)。

  感應器精密度高,私自開啟內(nèi)部將很難恢復正常。

設計

  “反應不及”常常是發(fā)生車禍的主因之一,目前市面上雖然有賣會自動煞車的“防撞雷達”,但是一套動輒2、30萬新臺幣,一般民眾可能配備不起。臺大最新研發(fā)一套“防撞雷達”,成本不到百分之一,最遠可以測到150米外的物體,不管是車還是人或是動物,都能夠偵測得到。

  開車上路最怕的就是反應不及,嚴重的甚至發(fā)生車禍。目前市面上會自動踩煞車的防撞雷達,起碼2、30萬,未來可能花不到百分之一的價錢,就能買到這套由臺大最新研究的“毫米波車用防撞雷達”,成本只要2至3千,每輛車都能用。

  “最前端關鍵的原件,制作的芯片是在這個地方,非常小,只有半個米粒大小的芯片,后面這些原件可以整合成一塊,大概一個手機大小的模塊!”

  這套防撞雷達,最遠可以測到前方150米,就算下雨天也不用怕會影響視角,位置就設在車頭保險桿上60至70厘米處,里頭有兩片天線,其中一片是發(fā)訊號,發(fā)現(xiàn)前方有車子的話,電磁波就會折返,由另一片天線接收,沒有保持安全距離,或是突然有車插隊,防撞系統(tǒng)就會提出警告,自動踩煞車。

  “如果在比較近的距離之內(nèi),有行人通過,或是動物通過,能不能做防撞測試,當然是可以!”

  只要是有機物體,不會被電磁波穿透的塑料類或是紙張,這套系統(tǒng)都可以測車前的物體距離。負責研發(fā)的李致毅也說,目前這項發(fā)明還在申請專利,如果未來真能成功技轉(zhuǎn)量產(chǎn),成本壓低,使用普及,或許就能有效降低車禍發(fā)生率。[2]

使用

  現(xiàn)在汽車安全的概念,已經(jīng)從被動減少碰撞造成傷亡的范疇,演進到主動避免車輛碰撞事故發(fā)生機會的階段,亦即強調(diào)「主動安全」的自動防撞設計,其主要內(nèi)容包括車體前方/后方/側(cè)邊碰撞預警(FCW)和緩解(CrashMitigation)、車道偏離示警(LDW)、倒車影像系統(tǒng)(RVC)、盲點預警、駕駛疲勞警示和自動剎車控制等。

  許多車電系統(tǒng)大廠都正在開發(fā)汽車主動防撞設計,包括美國的Delphi和Visteon、日本的Denso和AISIN、加拿大的Magna、德國的Continential和法國的Valeo等。整車車廠的應用大部分還在測試階段,不過現(xiàn)在包括NISSAN、VOLVO和INFINITI等,都已在新車款配備主動防撞系統(tǒng),且不僅是在高階車款,平價車種也開始搭載主動防撞系統(tǒng)。

  NISSAN日前便在北美市場發(fā)表防撞預警概念系統(tǒng)(ForwardCollisionAvoidanceAssistConcept);INFINITI在新世代M系列房車上,也率先導入SafetyShield行車安全整合系統(tǒng),主要設計也整合智能巡航控制(ICC)、車距控制輔助系統(tǒng)、盲點側(cè)撞預防系統(tǒng)、車道偏移預防系統(tǒng)等多項電子輔助裝置。

  車體前后方主動防撞系統(tǒng)的技術核心,主要是采用雷達測距防撞偵測系統(tǒng)(Distronic;DTR),用單個雷達模塊提供中、長距離目標檢測,其組件組成還包括DTR雷達傳感器、DTR運算裝置、巡航控制、電位差開關、CAN控制網(wǎng)絡、收發(fā)天線和中頻訊號處理等。

  以Delphi的電子掃描雷達模塊為例,其頻率采用是全球通用的76GHz,掃描距離可達60~174公尺,角度涵蓋90度~20度,可同時掃描多達64個目標。由雷達偵測到車輛前方速度變慢或是靜止的車輛或物體,系統(tǒng)便會計算距離與駕駛?cè)说姆磻獣r間,推估是否有撞擊的可能性。同時,這樣的雷達掃描技術也一并和自動煞車系統(tǒng)鏈接。NISSAN所推出的防撞預警概念系統(tǒng),便宣稱能讓時速60公里以下的車輛完全地達到自動煞車的效能。

  再者,車體碰撞預警的雷達掃描技術,也可以和智慧巡航控制或主動巡航控制(ACC)的系統(tǒng)結(jié)合,透過雷達偵測前方車輛或物體的固定間距,自動地調(diào)整車輛行車速度。當碰撞危機可能發(fā)生時,藉由碰撞預警和緩解系統(tǒng),輔助煞車和煞車制動器便能啟動作用。

  這樣的雷達掃描技術,主要可分為遠紅外/近紅外光、超音波和毫米波(MillimeterWave)等。遠紅外/近紅外光激光雷達運用光速計算,偵測距離小于150公尺,角度范圍約在10度以內(nèi)。運用都普勒原理的超音波雷達,偵測距離小于4公尺,角度范圍可達60度。但這兩種技術都有自動安全應用上無法克服的缺陷。

  遠紅外/近紅外光夠快夠準,可抗干擾,偵測無盲區(qū),測距精度可達公厘等級,測角精度理論上比毫米波雷達高,但是遇到下雨或大霧等惡劣天氣,穿透能力變差,容易受到天氣和濕度變遷影響,導致無法使用。

  另一方面,超音波雷達的優(yōu)點在于對雨、雪、霧的穿透能力強,衰減小,且測距原理簡單、制作方便、成本低。但缺點在于超音波的傳播速度相對電磁波來說慢了許多,當汽車在高速公路以百公里行駛時,超音波的傳播速度會比電磁波慢,超音波測距無法跟上車距變化,誤差大。且超音波雷達方向性差,發(fā)散角大,使發(fā)散能量大大降低,導致分辨力下降,易將近車道的車輛或路邊的物體誤為測量目標。這樣的缺點反成為優(yōu)勢,因此超音波雷達多數(shù)被應用在汽車尾部的倒車雷達上。

  至于以毫米波雷達為基礎的自動防撞設計,多采用76~77GHz頻段,因為毫米波雷達波長短、指向性高,沿直線傳播且穿透能力強,不但可以探測目標的距離,還可測出相對速度和方位。在較惡劣的氣候環(huán)境和灰塵較多的條件下,毫米波雷達都能夠正常運作,因此在極為講究安全的汽車自動防撞設計里獲得青睞。不過毫米波雷達自動防撞需要防止電磁波干擾,存在其它通訊設施電磁波干擾以及雷達裝間的相互影響,容易發(fā)生誤動作,這是美中不足之處。

  整體來看,由于生產(chǎn)自動防撞雷達模塊的主要材料GaAs和SiGe價格居高不下,這還是汽車自動防撞雷達僅能應用在少數(shù)高檔轎車的最大瓶頸,且目前車用雷達使用頻段尚未統(tǒng)一,車電大廠各行其是,這些課題還要一一克服,也才能落實讓自動防撞雷達設計保護駕駛?cè)税踩挠眯?。[3]6注意事項編輯由于物體的位置、角度、大小及反射因材質(zhì)的關系,反射的信號可能不被接收到。另外,復雜環(huán)境所反射回來的信號也可能有所誤。請看以下例子:

  駕駛者無法從雷達眼得到任何警告---甚至無法從側(cè)鏡中看到(橫拉的細小物體,如細鐵絲、細繩等)。

  B及C遲早會被測到,但A就永遠測不到。

  首先感測到A,但當車輛倒退到底時,卻顯現(xiàn)B的距離。

  可能錯誤判斷最近距離,顯示B,而不是顯示A的距離。但只有當最近距離的物體進入盲區(qū)時才會發(fā)生。

  玻璃墻或其它任何光滑的表面幾乎與車輛垂直時,可能感測不到。

  接近光滑的斜坡時,可能感測不到。

  可能感測不到小而光滑的圓柱桿。


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