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防撞|基于DSP的汽车防撞雷达系统设计，快去给自己的车也搞一个

一．引言
随着汽车工业和高速高架公路的飞速发展 ， 汽车撞车事故也随之日益严重 ， 汽车防撞报警是迫切需要解决的问题 。欧洲的一项研究表明：驾驶员只要在有碰撞危险的 0.5 秒前得到预警 ， 就可以避免至少 60％的追尾撞车事故 ， 30％的迎面撞车事故和 50％的路面相关事故;若有 1 秒钟的“预警”时间 ， 则可避免 90％的事故 。若在夜、雨、雪、雾等的恶劣天气的条件下 ， 能见度低 ， 司机视距小 ， 汽车中、高速行驶时 ， 很难及时发现前方障碍物并采取必要的措施 。从经济方面来说 ， 我国的桥梁、高速公路的运行受天气条件影响较大 ， 为保证车辆运行的安全 ， 遇到恶劣天气时以限制车速或关闭来达到安全的目的 ， 这样毫无疑问将影响道路的通过能力 ， 除造成巨大的经济损失外 ， 使本来就拥挤的道路更加阻塞 。近几十年来 ， 美、日、西欧等国家的多家汽车公司投入巨资 ， 先后研究成功了 24GHZ ， 60GHZ ， 76.5GHZ 的单脉冲和调制连续波两种体制的雷达系统 。这两种体制的雷达系统已经在国外的一些汽车公司的高档轿车中应用 ， 但由于其成本高昂而未得到广泛的应用 。近年来 ， 价格低廉的高性能 DSP 芯片的出现极大的推动了汽车防撞雷达技术研究 ， 使汽车防撞雷达系统在普通汽车中的实现和普及成为可能 。
由于受经济技术发展水平等因素的影响 ， 我国在汽车防撞技术上的研究起步较晚 ， 因此 ， 相对于国外的防撞研究水平 ， 我国的车用防撞系统的研制水平仍然较低 。但这方面的研究已得到业界的高度重视 。本文简要介绍和比较汽车防撞的几种探测方式 ， 重点介绍雷达的工作原理 。在此基础上 ， 提出了一种基于 DSP 的 FMCW 防撞雷达设计方案 ， 实现 FMCW 雷达低成本 ， 高精度的测距测速功能 ， 具体介绍了 DSP 在系统中的作用 。
二．汽车防撞的几种探测方式
目前汽车防撞系统按目标探测方式主要有激光、超声波、红外等一些测量方法 ， 不同的目标探测方式其工作过程和原理有不同之处 ， 但它们的主要目的都是通过前方返回的探测信息判断前方车辆和本车间的相对距离 ， 并根据两车间的危险性程度做出相应的预防措施 。下面对不同的探测方法进行介绍和比较 。
1．激光方式
激光具有高单色性 ， 高方向性和相干性好等特点 ， 因此激光波束近似直线性 ， 很少扩散 ， 波速能量集中 ， 传输距离远 。汽车防撞采用激光探测技术时 ， 其工作原理为：首先利用本车装备的激光雷达发射激光束照射到前车的反光镜 ， 然后检测反射回来的激光速的到达时间 ， 根据激光束从发射到返回的时间差来判断两车的距离 。
激光测距的测量精度很高 ， 技术上已经有了很大的进步 。但是 ， 在汽车防撞领域 ， 激光测距的应用具有局限性 ， 主要是因为激光测距方式受天气状态、汽车的震动及反射镜表面磨损、污染等因素影响较大 ， 测距精度难以保证 。所以在汽车防撞领域激光测距方式没有得到发展 。
2．超声波方式
超声波作为一种特殊的声波 ， 同样具有声波传输的基本物理特性——反射、折射、干涉等等 ， 超声波测距就是利用其反射特性 ， 工作原理和声纳回声定位的原理基本相同 。超声波发射器不断发射出某一频率的超声波 ， 遇到被测物体后反射 ， 当超声波接收器接受到反射信号 ， 将其转变为电信号 ， 测出发射波和反射波的时间差 ， 根据声速即可求得距离 。但是超声波测距的最大问题就是探测距离短 ， 而且天气状态对它影响很大 ， 所以超声波测距主要运用于倒车雷达等近距离测距 。
3．红外线方式
红外线测距和激光、超声波测距在原理上基本相同 ， 均是根据发射波和反射时间来判断目标的距离 ， 红外线测距在技术上难度不大 ， 构成的测距系统成本低廉 ， 但是在恶劣的天气和长距离探测方面仍然不能满足汽车防撞的要求 。
4．毫米波方式


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