中國(guó)橡機(jī)機(jī)械網(wǎng) 近年來(lái)，各大汽車廠商都逐漸開(kāi)始在汽車上安裝先進(jìn)的防碰撞系統(tǒng)，如在檢測(cè)到障礙物后自動(dòng)剎車，以及通過(guò)測(cè)定周圍的車速與車距來(lái)調(diào)整速度與車距等。本文將對(duì)目前汽車的防碰撞系統(tǒng)和主流的傳感器進(jìn)行分析比較，并介紹帶有行人識(shí)別功能的新型毫米波雷達(dá)。

目前，防碰撞系統(tǒng)的傳感器主要有利用攝像頭的影像識(shí)別和毫米波雷達(dá)等。如果將這些傳感器的性能加以比較，在識(shí)別周圍車輛和墻壁等大型障礙物方面，幾種傳感器表現(xiàn)不相上下，但在識(shí)別行人方面，目前來(lái)看，攝像頭更勝一籌。

然而，最近能夠提高毫米波雷達(dá)識(shí)別能力的技術(shù)正在逐步完善。德國(guó)已經(jīng)明確表示，將在汽車上搭載具有行人識(shí)別功能的新一代毫米波雷達(dá)，并計(jì)劃在2015年下半年開(kāi)始批量生產(chǎn)。這樣一來(lái)，防碰撞系統(tǒng)將更加簡(jiǎn)捷，成本也更加低廉，并可能適配于更多車型。

各類型傳感器的優(yōu)勢(shì)比較

日本的各大汽車制造商都在主推的旗艦車型上搭載了防碰撞系統(tǒng)。圖1是馬自達(dá)公司采用多種類型傳感器綜合而成的防碰撞系統(tǒng)。

以下將就各類型傳感器進(jìn)行具體說(shuō)明。

1、毫米波雷達(dá)：采用雷達(dá)向周圍發(fā)射無(wú)線電，通過(guò)測(cè)定和分析反射波以計(jì)算障礙物的距離、方向和大小。正如毫米波雷達(dá)名字所示，其發(fā)射的無(wú)線電利用了波長(zhǎng)在1-10mm，頻率在30G-300GHz（吉赫）的毫米波。毫米波雷達(dá)的測(cè)量范圍在100-200米左右。

2、攝像頭：使用影像來(lái)識(shí)別障礙物的研究早在20世紀(jì)60年代便已有之，在80年代逐漸開(kāi)始應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。作為防碰撞系統(tǒng)的傳感器，其需要收集到與障礙物之間的距離和進(jìn)深相關(guān)的足夠信息。因此，車內(nèi)會(huì)安裝多個(gè)攝像頭以捕捉全方位的信息，這一裝置被稱之為“立體攝像頭”。其測(cè)量范圍在200米左右。

3、紅外線激光雷達(dá)：紅外線由于其波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于毫米波（約為760nm），因此對(duì)距離的測(cè)量精度更高的同時(shí)，測(cè)量距離相對(duì)較短。其測(cè)量距離約在20米左右。

4、亞毫米波雷達(dá)：亞毫米波較之毫米波波長(zhǎng)少了一位（不足1mm），因此其具有毫米波與紅外線二者結(jié)合的特點(diǎn)，測(cè)量距離約在50米。

以上各類型的傳感器各有優(yōu)劣，因此目前被綜合應(yīng)用于汽車防碰撞系統(tǒng)中。如攝像頭在識(shí)別障礙物形狀上優(yōu)于其他傳感器，但在夜間沒(méi)有燈光的情況下形同虛設(shè)，在雨雪霧霾等天氣條件下也難以發(fā)揮作用。

測(cè)量范圍更廣的毫米波雷達(dá)

根據(jù)日本電波法實(shí)施規(guī)定，毫米波雷達(dá)屬于“無(wú)需許可的無(wú)線電發(fā)射器”，其頻率范圍受到了嚴(yán)格規(guī)定。根據(jù)此項(xiàng)規(guī)定，ARIB（日本無(wú)線工業(yè)及商貿(mào)聯(lián)合會(huì)）制定了“ARIB STD-T48（60GHz波段、76GHz波段）、STD-T111（79GHz波段）”兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

毫米波雷達(dá)的測(cè)量距離更長(zhǎng)，不受白天黑夜的影響，并且毫米波雷達(dá)在惡劣天氣狀況下的表現(xiàn)也相對(duì)更優(yōu)。另一方面，在日本目前的技術(shù)條件下，毫米波雷達(dá)對(duì)行人以及自行車等較小障礙物的探測(cè)能力還比較弱。

行人識(shí)別技術(shù)

然而，正如文章開(kāi)頭介紹的，具備識(shí)別行人功能的毫米波雷達(dá)已經(jīng)研發(fā)問(wèn)世。其研發(fā)機(jī)構(gòu)是德國(guó)的大陸集團(tuán)（Continental AG）。

該公司自1871年成立以來(lái)，主要從事汽車輪胎生產(chǎn)，也涉足剎車和汽車系統(tǒng)的制造。2006年，大陸集團(tuán)收購(gòu)美國(guó)摩托羅拉公司的汽車電子事業(yè)部；2007年，并購(gòu)德國(guó)西門子威迪歐汽車股份公司，從而踏足汽車電子化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

毫米波雷達(dá)的探測(cè)方式有距離與相對(duì)速度差探測(cè)，以及方位探測(cè)等多種形式。這次大陸集團(tuán)研發(fā)的行人識(shí)別功能將距離探測(cè)方式從以往的“FM-CW方式”轉(zhuǎn)變?yōu)榱恕懊}沖壓縮方式”。

FM-CW采用的是發(fā)射高頻連續(xù)波技術(shù)。與此相對(duì)的是，脈沖壓縮雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射已調(diào)制的寬脈沖，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行壓縮處理得到窄脈沖的雷達(dá)技術(shù)。大陸集團(tuán)稱，采用脈沖壓縮雷達(dá)可以對(duì)較強(qiáng)和較弱的反射波進(jìn)行分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)行人反射波的識(shí)別功能。行人的反射波強(qiáng)度相比金屬汽車會(huì)弱千分之一（－30dB）。過(guò)去的技術(shù)會(huì)將其與其他物體的反射波混同，因此無(wú)法識(shí)別。

這次大陸集團(tuán)的技術(shù)使得利用毫米波雷達(dá)對(duì)行人進(jìn)行識(shí)別成為可能。這一研究成果有望為汽車領(lǐng)域帶來(lái)巨大的影響，安裝了測(cè)量距離更長(zhǎng)、不受晝夜差別的影響以及在惡劣天氣條件下仍可以發(fā)揮作用的毫米波雷達(dá)的防碰撞系統(tǒng)，將可能由此逐漸開(kāi)始普及。

這種新型毫米波雷達(dá)將于2015年下半年開(kāi)始量產(chǎn)。與此同時(shí)，歐洲新車安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)（Euro NCAP）也計(jì)劃，2016年開(kāi)始在自動(dòng)剎車試驗(yàn)中增加行人識(shí)別試驗(yàn)并制定相關(guān)評(píng)分細(xì)則。