駕駛員輔助系統(tǒng)-自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)

當(dāng)c=光速

本文的另一部分討論ACC系統(tǒng)的硬件和軟件實現(xiàn)，以及雷達功能和算法。

本文談?wù)摰氖茿CC系統(tǒng)的硬件和軟件實現(xiàn)，以及雷達功能和算法。它的第一部分討論了 “環(huán)車感應(yīng)系統(tǒng)”和作為全天候ACC系統(tǒng)基礎(chǔ)的調(diào)頻連續(xù)波(FMCM)雷達系統(tǒng)。

ACC系統(tǒng)如何運作——硬件系統(tǒng)

耿氏壓控振蕩器(Gunn VCO)常被用來產(chǎn)生非常高頻率的發(fā)射信號。如果將發(fā)射天線與接收天線結(jié)合在一起，發(fā)射信號就會通過環(huán)行器(見圖1)與接收信號一起被多路復(fù)用。接收信號會與當(dāng)前發(fā)射信號結(jié)合在一起產(chǎn)生中頻信號。由于中頻信號頻率比發(fā)射信號和接收信號頻率低得多，因此它的取樣值非常適合傳給數(shù)字處理器作進一步的處理。

ACC雷達傳感器雖然是在高頻范圍(射頻，RF)內(nèi)操作，其計算距離和相對速度的信號處理卻是在低頻(LF)中進行。圖2為ACC系統(tǒng)的功能方塊圖。RF部分(左)由耿氏控制電路、耿氏振蕩器、混頻器和前置放大器組成；LF部分則包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、信號處理和系統(tǒng)控制組件，以及電源供應(yīng)和汽車網(wǎng)絡(luò)接口。

微控制器(德州儀器的TMS470R1VF76B)內(nèi)含兩個中央處理器，分別為ARM7 RISC(微型處理器，MCU)和16位C54 x定點數(shù)字處理器(DSP)，因此最適合需要同時執(zhí)行控制任務(wù)和高效能數(shù)字信號運算的應(yīng)用。用直接內(nèi)存存取(DMA)可以加快兩個處理器、各種外圍接口和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸速度。TMS470R1VF76B完全符合汽車應(yīng)用需求，是適應(yīng)ACC系統(tǒng)最理想的微控制器。圖3是微控制器在ACC系統(tǒng)應(yīng)用中的典型功能方塊圖。

ACC系統(tǒng)軟件

除普通的診斷任務(wù)之外，ACC系統(tǒng)還會執(zhí)行許多系統(tǒng)工作，其順序如功能方塊圖所示。

1. 讀取通過人機接口進入的控制參數(shù)默認(rèn)值(速度、時間間隔)以及傳感器根據(jù)目前車況所探測到的參數(shù)(轉(zhuǎn)向角、輪速和偏航率等)；

2. a)設(shè)定發(fā)射頻率的斜波參數(shù)(開始頻率，停止頻率和斜波時間)；

b)設(shè)定模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(轉(zhuǎn)換速率，樣本數(shù)目)；

3. 設(shè)定發(fā)射頻率，啟動耿氏振蕩器；

4. 產(chǎn)生發(fā)射信號；

5. a)將發(fā)射信號透過所有天線同時發(fā)射出去，并將發(fā)射信號與接收信號混頻產(chǎn)生中頻信號；

b)用于耿氏控制的控制回路；

6.中頻信號的濾波與放大；

7.中頻信號取樣；

8.透過DMA將取樣值傳給DSP；

9.執(zhí)行數(shù)字信號處理(調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達任務(wù)的第一部分)

10.交換DSP計算數(shù)據(jù)；

11.執(zhí)行數(shù)字信號處理(FMCW雷達任務(wù)的第二部分)

12.通過汽車網(wǎng)絡(luò)(如CAN總線)與電子控制單元(ECU)的通信來調(diào)整速度或距離。

圖1

圖2

圖3

功能方塊圖

FMCW雷達能探測出可能對車速和車距造成影響的目標(biāo)。如下圖所示，這些雷達任務(wù)可分為兩大類，第一類的頻譜分析、峰值探測和角度測量的運算量都非常大，較適合由DSP執(zhí)行；另一類的頻率調(diào)制、位置預(yù)測、頻率匹配、位置追蹤和群濾波都是較為簡單的運算或控制功能，因此通常是由微控制處理器負(fù)責(zé)。此處為優(yōu)化數(shù)據(jù)流，所以處理器工作的分配略有不同。