自动紧急制动系统（AEB系统）的毫米波雷达工作原理

        现代汽车的AEB系统是提供紧急情况下最后的物理干预，以防止或减轻潜在的碰撞。目前汽车厂家在AEB系统中普遍搭载调频连续式毫米波雷达（Frequency Modulated Continuous Wave）, 简称FMCW雷达，如图1所示。

      本篇文章内容主要讲解：

                          （1）FMCW雷达测距的基本原理。

                          （2）FMCW雷达测速的基本原理。

（1）FMCW雷达测距的基本原理

        FMCW雷达测距的基本原理是利用发射波与接收波之间的时间差计算得到相对距离，如图2所示。雷达发射一定频率连续的三角毫米波，雷达波束遇到障碍物后发生反射。雷达接收天线就会收到一个时间滞后的回弹波，而这个滞后的时间称为。

根据路程公式：   ，可知相对距离与滞后时间之间存在以下关系：

                                                                            （1.1）

 其中为光速。

      由于FMCW雷达发射信号与接收信号波形是相同的，但存在一个时间差。由于频率随时间变化，因此会产生一个频率差，称该频率差为中频信号率。该差频信号是我们计算相对距离所需要利用的，如图3所示。

      根据三角关系，可得：

                                                                        (1.2)                                

其中，为调制三角波周期，为调频带宽。

将（1.1）与（1.2）两式联立，得出雷达到前方障碍物之间的相对距离 为：

                                                                                     (1.3)

其中，，为毫米波雷达发射信号数值，固为已知值；中频信号率由毫米波雷达的反射信号与发射信号对比，可知其数值。

（1）FMCW雷达测速的基本原理

        FMCW雷达发射信号被一个有相对运动的物体反射回来，该反射信号会在多普勒效应作用下产生一个频移 。多普勒效应指出，波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低，如图4所示。

 在毫米雷达接收的三角波上升沿和下降沿输出中出现明显差异，如图5所示。

                                                                                (1.4)

                                                                                 (1.5)

根据和即可算出相对速度：

                                                                           (1.6)

其中，为发射波的波长。当两者靠近时，为正；两者远离时，为负。

参考文献：

[1]张慧. 自主紧急制动系统测试评价方法研究[D].河北工业大学,2017.