数字波束成形在车载毫米波雷达中的应用

汽车智能驾驶辅助系统(ADAS)和无人驾驶汽车是目前汽车领域非常热门的方向,而车载毫米波雷达又是该领域中非常重要的传感器,为车辆决策和执行系统提供目标信息(距离、速度和方位角)。随着技术的发展,现有的SIMO毫米波雷达的分辨能力难以满足自适应巡航(ACC)和紧急制动(AEB)的要求。提出了基于数字波束成形技术的车载MIMO毫米波雷达,采用两发八收天线,在发射天线利用频分复用(FDM)调制,从而达到接收天线不模糊接收回波信号。通过测试和仿真,满足水平方向1度、俯仰方向2度分辨率的3D雷达,进一步提高雷达在ADAS与无人驾驶领域的探测性能。     

一种汽车倒车防撞系统设计

文章采用超声波来测距,并结合红外避障技术的优越性,以51单片机STC89C52RC为控制核心,通过倒车雷达,实现测距的功能.显示电路测出的距离精确地显示出来;报警电路实现遇到障碍时的声光报警;车尾测障电路实现在驾驶员盲区范围内的防撞;汽车电控刹车电路实现汽车的自动刹车.此设计实现了汽车倒车雷达的各种基本功能,能够主动防御.为了提高超声波测距的探测精度,用推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端,可以提高超声波的发射强度.输出端采用两个反相器并联,以提高驱动能力.此系统有效地降低倒车防撞系统的成本,其可靠性和抗干扰性能良好.     

一种毫米波雷达和摄像头联合标定方法

汽车安全技术正向着统一化的方向发展,传统的汽车被动安全领域可以通过如毫米波雷达、摄像头等主动式传感器进一步提高乘员保护效果。由于被动安全技术关注的车辆前方范围比主动安全近,该文以汽车被动安全研究为出发点,为了实现对目标的准确探测和定位,提出了以车辆纵向对称平面为基准的毫米波雷达和摄像头的联合标定方法,获取了必要的标定参数,并建立了2种传感器之间的坐标转换关系。试验结果表明,使用该标定方法后毫米波雷达和摄像头对目标的测量精度较高,坐标转换后也能较好地还原目标的真实位置,可以为汽车被动安全系统提供可靠的数据。     

基于AWR1642的汽车防撞雷达设计

防撞雷达在智能汽车的环境识别中具有不可替代的作用,介绍了一种基于AWR1642的汽车防撞雷达设计,通过对4通道接收机接收到的回波信号,在时域上使用FFT算法对障碍物进行距离探测,空域上使用DBF算法进行方位探测,从而得到障碍物的距离和方位信息.根据AWR1642传感器提供的技术参数提出了本系统的主要技术指标,并加以论证.仿真实验结果表明,该系统能满足测距、测角的精度要求.     

基于STC89C52单片机的智能扫地机器人设计

利用STC89C52单片机,控制红外避障传感器、按键电路、电机电路、风扇控制电路,实现一款智能化避障吸尘小车设计。通过红外避障传感器检测障碍物方向和距离,当一个方向检测到障碍物时,吸尘车则向反方向转动,从而实现自动避障。在小车的下面安装风扇和储尘盒,实现小车吸尘的功能。经过实际实验,验证了系统具有很好的实用性和稳定性,为自动避障吸尘小车控制系统的开发提供了良好的思路。     

基于五阶Bezier曲线的无人车避障轨迹规划

无人驾驶汽车的局部路径规划对于自动驾驶技术的推广有着至关重要的作用。为了研究无人驾驶汽车在运行过程中前方会出现会静止障碍物采用换道避障策略的情况,提出了基于五阶Bezier曲线的局部路径规划方法。首先,通过分析车辆性能极限及车辆碰撞边界确定换道过程中车辆的可行驶域,再进一步考虑车辆的物理特性提出轨迹曲线优化目标函数,确定五阶Bezier曲线的6个控制点,得到最优避障轨迹。然后利用CarSim和MATLAB/Simulink软件进行仿真实验验证。结果表明此方法能够规划出易于车辆跟踪的轨迹曲线,且针对不同车速情况下的换道避障能够分别产生此车速下的最优避障轨迹。     

基于Arduino的智能小车测距系统的设计

本文以Arduino单片机作为主控处理器,控制智能小车完成自动避障设计。小车启动遇到障碍物时,通过HC-SR04超声传感器检测障碍物距离信号传送给单片机,并在LCD上显示距离,同时Arduino根据设定的安全距离,控制小车避开障碍物,实现小车自动安全行驶。在传感器加入SG90舵机,优化障碍物的检测范围。小车测试的安全距离设定为60 cm,舵机可转动左90°、右180°、正前方3个角度,可检测小车左右前方向上的环境信息。小车避障的同时,LCD显示屏上同步显示当前检测距离。最后通过场景验证,所设计的智能小车满足安全避障的要求。     

基于STC89C51单片机的避障移动机器人的设计与实现

设计一种避障移动机器人,该机器人以STC89C51单片机作为控制核心,通过两个四相六线步进电机控制转动,并由L293D专用电机驱动芯片驱动.避障模块采用四对反射式红外传感器检测障碍物位置,单片机控制系统通过PID控制算法对采集的信号进行处理,语音模块选用ISD1420语音芯片进行报警.实验结果表明,该系统性能稳定,机器人能智能避障和自动语音报警.     

基于红外与雷达一体化吊舱的直升机安全避障技术

针对红外成像无法较远距离监控和毫米波雷达无法描述目标对象轮廓及视场角度的问题,该文提出一种基于红外和雷达一体化吊舱的安全避障技术,服务于我国电网直升机巡线作业。首先,基于直升机巡线的安全避障技术需求,分析红外成像和毫米波雷达测距技术特点;其次,为实现目标对象轮廓成像和全方位空间测距,研发红外视频与雷达一体化吊舱系统,详细给出硬件设计和软件开发方案;最后,完成环境适应性试验,总结系统性能指标。     

基于多传感器融合的前方车辆识别方法研究

为提高汽车安全辅助驾驶系统对前方车辆识别的准确性和实时性,提出了一种基于摄像头和毫米波雷达信息融合的前方车辆检测方法。首先将毫米波雷达和摄像头进行联合标定,并确定两个传感器坐标系之间的相互转化关系,对毫米波雷达数据进行预处理快速分割图像,以获得前方车辆识别的感兴趣区域;然后采用自适应阈值对感兴趣区域内的图像进行二值化处理以获得车辆底部阴影信息,利用边缘检测和霍夫变换得到车辆上下边界的位置信息;通过底部阴影和上下边界信息获得车辆识别的高度与宽度,最后根据车辆对称性特征建立识别窗口。试验验证表明,该方法前方车辆检测准确率为90.2%,单帧图像的处理速度为32 ms,能够满足智能汽车应用中的实时性和准确性的要求。     

一种新的考虑驾驶员疲劳的人机协同避障策略

人机协同驾驶系统在避障工况中， 针对驾驶员注意力不集中导致不能及时操控汽车的问题，设计一种考虑驾驶员特性的人机协同避障控制器. 以双驾双控人机共驾结构为基础，自动驾驶系统采用线性二次调节器（Linear Quadratic Regulator，LQR）控制车辆跟踪规划轨迹，基于最优预瞄侧向加速度建立驾驶员模型. 为了使驾驶权在避障过程中分配更加合理，使用驾驶模拟器采集疲劳驾驶数据训练BP神经网络来识别驾驶员疲劳操作行为，通过对空间碰撞危险度和驾驶员疲劳因子建模设计人机协同避障策略. 搭建Carsim、PreScan和 Simulink联合仿真平台进行高速工况下的避障仿真试验. 仿真结果表明，相较于传统方法，本文所提策略在静态障碍物避障过程中，侧向加速度、质心侧偏角和横摆角速度分别降低了8.9%、18.2%和11.1%，在动态障碍物避障过程中，相应的指标分别降低了51.5%、53.4%和50.6%，提高了车辆在避障过程中的稳定性.     

基于Arduino的智能小车测距系统的设计

以Arduino单片机作为主控处理器,控制智能小车完成自动避障设计。小车启动遇到障碍物时,通过HC-SR04超声传感器检测障碍物距离信号传送给单片机,并在LCD显示屏上同步显示当前检测距离, Arduino根据预先设定的安全距离,控制小车避开障碍物,实现小车自动安全行驶。在传感器加入SG90舵机,优化障碍物的检测范围。小车测试的安全距离设定为60cm,舵机可转动左90度、右180度、正前方3个角度,可检测小车左右前方向上的环境信息。最后通过场景验证,所设计的智能小车满足安全避障的要求。     

基于TR技术的sin-FDA-MIMO距离角度联合估计

多输入多输出正弦频控阵雷达能够对目标在空间中的距离和角度进行二维估计,如何提高估计精度尤为重要.为了提高sin-FDA-M IM O目标距离角度联合估计精度,引入时间反转技术,利用信号多路径传播的空间多样性来提高距离角度估计算法的性能.首先分析了sin-FDA-M IM O的接收信号模型,然后推导了基于TR技术的sin...     

基于遗传模糊算法的智能车辆避障路径规划研究

利用模糊逻辑和遗传算法构建一种智能车辆避障路径规划方法.首先建立智能车辆的动力学模型,然后设计模糊控制器,以智能车辆与目标点及障碍物中心点的角度差、智能车辆与障碍物的距离为输入量,智能车辆的速度、转角为输出量分别建立避障行为模糊规则表和趋向目标模糊规则表,最后利用遗传算法对避障行为模糊规则表进行优化.仿真结果表明,该方法是正确和有效的.     

基于图像处理与雷达控制的车道偏移自动驾驶控制系统

自动驾驶控制是汽车主动安全控制的重要装置.针对汽车运行的方向控制和速度控制内容,提出了利用图像传感器获得行驶方向信息.通过图像处理确定行驶方向,控制车道偏移的方向控制系统,设计了面向动态目标的基于毫米波雷达测距和测速的汽车自动行驶的速度控制系统,实现了汽车自动驾驶的功能.     

基于新型人工势场法的车辆避障路径规划研究方法

针对道路交通环境车辆避障的复杂性,对传统人工势场法进行了改进,将其应用于车辆的避障路径规划;该方法建立了道路边界危险斥力势场模型和障碍物斥力势场模型,并在传统障碍物斥力势场中引入速度因素,车辆在以上两种势场组成的复合场中受到道路边界斥力、障碍物斥力的作用。当达到受力平衡时,通过求解方程可以得到一条安全避障路径;并在避障过程中对车辆实施速度控制。仿真分析结果表明改进后的方法规划出的路径在避障过程中,车辆与障碍物的距离增加至少20 cm,可有效地提高避障的安全性;避障过程中对主车车速进行控制,可使主车的横摆角速度和侧向加速度降低至少20%,有效地提高车辆运行的舒适性和安全性。     

弹载毫米波合成孔径被动精确探测系统

合成孔径技术在弹载毫米波被动探测系统中的应用可以弥补被动探测不能给出目标距离的缺点,大大提高了系统的性能.本文首先介绍了近程毫米波合成孔径技术,其主要特点是成像公式中存在二次相位补偿因子,相位补偿后会使近程脉冲响应变窄,幅值提高;然后提出近程条件下的合成孔径被动测距原理,近程辐射球面波,其波前曲率和传播距离呈反比,测距原理是通过估计二次相位因子的调频斜率确定电磁波的传输距离;最后采用了双正交傅里叶变换算法进行被动测距,这种变换可以有效地估计多线性调频信号的调频斜率.     

无人驾驶汽车避障方法探析

无人驾驶汽车是依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶的智能汽车,它是利用车载传感器来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息,控制车辆的转向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。无人驾驶汽车对解决现存的交通驾驶问题和提升安全性具有重大的现实意义。国内外对无人驾驶车辆避障的研究成果,主要从对周围动态环境的探测、对路径轨迹的跟踪与预测以及行驶路径规划3个方面对避障过程进行分析研究,从而让未来的无人驾驶技术的发展更有无限可能性。     

考虑参数摄动的智能汽车动态侧向避障鲁棒控制策略

汽车加速度和速度因交通环境障碍物实时动态变化,智能汽车避障实时参考轨迹不光滑变化;参数摄动,车速实时变化和采集信号干扰,将造成智能汽车动态侧向避障精准控制困难。为此,提出考虑参数摄动的智能汽车动态侧向避障鲁棒控制策略。该控制策略分为动态轨迹规划层和动态轨迹跟踪层;动态轨迹规划层依据障碍物汽车加速度和速度动态变化,采用基于避障极限位置的动态轨迹规划算法,以规划能够保证智能汽车侧向安全避障的实时参考轨迹;动态轨迹跟踪层设计了考虑了质量、转动惯量和前后侧偏刚度参数摄动的鲁棒控制器,以实现实时动态参考轨迹精准跟踪。最后,利用Matlab/Simulink和Trucksim软件联合仿真,进行所提控制策略仿真验证。仿真结果表明：动态轨迹规划层能够依据障碍物汽车加速度和速度实时变化,实时规划了安全侧向避障动态参考轨迹;轨迹跟踪层克服了质量、转动惯量、前后侧偏刚度参数摄动,以及实时参考轨迹不光滑动态变化,平滑良好地跟踪了侧向避障实时参考轨迹。因此,所提控制策略实现了智能汽车安全动态侧向避障,同时确保了避障过程汽车横摆稳定性。     

双基地MIMO雷达多参数联合估计及目标三维定位

多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)雷达具有波形分集、空间分集和极化分集等优势,在抗目标"闪烁"、反干扰、提高分辨力方面有很大的潜力.提出了一种双基地MIMO雷达多参数联合估计及目标三维定位方法.对接收信号的协方差矩阵作特征值分解,提取大特征值对应的特征矢量,构建选择矩阵,基于ESPRIT算法估计出目标的波达角.在求解均匀圆阵时,为将导向矢量中耦合的俯仰角和方位角分开,采用模式激励法解耦合,再分别利用UCA-MUSIC和UCA-ESPRIT算法估计目标俯仰角和波达角.基于MIMO雷达空间结构,利用估计到目标的俯仰角、发射角和波达角,计算得到目标的三维空间坐标信息.该算法可实现角度间的自动配对,可以有效识别同一距离单元内的多个目标.仿真实验表明,提出的估计方法估计精度高,处理速度快.