汽车主动安全测试中模拟目标物关键技术研究
发布时间：2022-01-22 05:32
随着我国人均汽车持有量的显著上升,道路交通愈发拥挤,车辆追尾碰撞等现象频繁出现,汽车安全性问题日渐严峻。汽车主动安全技术通过在危险来临前提前进行感知和预警,甚至自主采取行动,从而降低事故的发生率和伤亡率。因此,评价汽车安全性能的优劣是必不可少的。本文面向汽车主动安全测试中模拟目标物,对雷达目标测距测速系统、特殊地形下车辆间无线信道特性及模拟目标物吸波装置等关键技术展开研究,主要研究工作可以概括如下:首先,为了对汽车模拟目标物信息进行精确测量,本文首先对典型车辆的RCS（Radar-Cross Section）进行了仿真分析,接着针对24 GHz和77 GHz两种常用的车载毫米波雷达传感器,在SystemVue系统级仿真平台中分别构建了短距离线性调频脉冲和长距离线性调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）防碰撞雷达系统。分析了理想FMCW环境和包含噪声杂波干扰环境下的系统信号,并对多组实际距离/速度值进行测量,距离和速度测量误差分别在±0.8m和±0.4 m/s范围内,符合距离和速度分辨率的要求。其次,结合重庆市独特的地形,选取解放碑...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车辆半车模型MLFMM和LEPO算法下的RCS仿真结果
重庆大学硕士学位论文12图2.1车辆半车模型MLFMM和LEPO算法下的RCS仿真结果Figure2.1RCSsimulationresultsofhalf-carmodelusingMLFMMandLEPOalgorithm采用LEPO求解算法，对汽车模型进行修改和mesh，利用FEKO电大尺寸仿真软件中的CAE验证方法，对汽车模型经mesh之后的数据进行验证以及报错修改，降低mesh的单元数目N至小于100万个单元。图2.1为两种算法下仿真得到的雷达反射特性结果，两种算法的仿真结果在同一方位上仅有数值上的微小差异，说明了仿真结果的准确性。多层快速多极子（MLFMM）算法在求解大规模金属及均匀介质情形时表现较为优异。因此，本文采用MLFMM算法对典型车辆整车3D模型进行雷达反射特性的快速仿真与获龋在对汽车整车模型RCS进行仿真前，首先在复杂目标网格前处理工具HyperMesh软件中对车辆3D模型进行预处理。图2.2预处理后的车辆整车3D模型Figure2.2Pre-processed3Dvehiclemodel按照FEKO软件的计算要求在HyperMesh软件中对网格进行划分，删除非金属件、删除不影响分析部件、删除模型厚度，曲面简化、修复模型小漏洞、修复缝隙保持电连续、根据工作频率划分网格、输出网格文件，将网格文件导入FEKO
2汽车防碰撞雷达系统仿真13三维全波电磁仿真软件中，对模型做试运算检查。图2.2为经Hypermesh工具删除非金属件和不影响分析部件、修补曲面等预处理过程后的典型车辆整车3D模型，图2.3为仿真得到的雷达反射截面，工作频率为24GHz。图2.3典型车辆整车3D模型雷达反射截面仿真结果Figure2.3Simulatedradarcross-sectionof3Dtypicalvehiclemodel2.424GHz防碰撞雷达系统仿真FMCW雷达可以分为两大类：线性调频（LFM）和非线性调频（NonlinearFrequencyModulation,NLFM）。NLFM非常容易实现，但每个目标的拍频不是唯一的，处于不同距离的目标不能被区分出来，因此NLFM只适用于单目标检测场景。LFM有唯一拍频，频率变化方式通常为锯齿形或三角形。本节针对24GHz毫米波雷达工作频段，仅对目标的距离信息进行检测，使用三角波线性调频脉冲信号源，根据KEYSIGHT技术手册，自主构建出适用于短距离目标距离检测的FMCW系统，并对其组成模块进行了详细阐述，通过多个实际目标距离值的测量，验证了该系统的正确性。2.4.1基本结构FMCW雷达通过将调制后的高频发射信号与接收信号进行混频，确定两者的频率差，对其进行傅里叶变换，从而产生能够提取出目标距离和速度信息的新的信号[32]。图2.4表示的是FMCW雷达系统基本原理框图，包括发射机、接收机、混频器以及模/数转换器等。调制信号经由天线发射和接收，在时域中将发射信号和接收信号相乘混频并进行下一步处理。依据该原理框图，在SystemVue系统级仿真环境中构建出相应的雷达目标检测系统。
【参考文献】：
期刊论文
[1]快速时变信道下的OFDM信道估计方法[J]. 赵仁才,许炜阳,吴玉成. 无线电通信技术. 2014(06)
[2]自动紧急制动系统测试场景研究[J]. 江丽君,贺锦鹏,刘卫国,朱西产,马志雄. 汽车技术. 2014(01)
博士论文
[1]毫米波汽车防撞雷达的设计与实现[D]. 黄文奎.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2006
[2]路面结构层材料介电特性及其厚度反演分析的系统识别方法——路面雷达关键技术研究[D]. 张蓓.重庆大学 2003
硕士论文
[1]K波段汽车防撞雷达系统研究与实现[D]. 刘京.南京航空航天大学 2017
[2]77GHz汽车防撞雷达系统一些关键技术研究[D]. 徐俊.东南大学 2015
[3]发射数字波束形成算法与实现研究[D]. 秦夷.南京理工大学 2015
[4]收发数字波束形成系统设计与实现[D]. 刘力.西安电子科技大学 2014
[5]井下电磁波宽带传输特性及调制解调方案的研究[D]. 齐辉.中国矿业大学（北京） 2008
本文编号：3601634
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车辆半车模型MLFMM和LEPO算法下的RCS仿真结果
重庆大学硕士学位论文12图2.1车辆半车模型MLFMM和LEPO算法下的RCS仿真结果Figure2.1RCSsimulationresultsofhalf-carmodelusingMLFMMandLEPOalgorithm采用LEPO求解算法，对汽车模型进行修改和mesh，利用FEKO电大尺寸仿真软件中的CAE验证方法，对汽车模型经mesh之后的数据进行验证以及报错修改，降低mesh的单元数目N至小于100万个单元。图2.1为两种算法下仿真得到的雷达反射特性结果，两种算法的仿真结果在同一方位上仅有数值上的微小差异，说明了仿真结果的准确性。多层快速多极子（MLFMM）算法在求解大规模金属及均匀介质情形时表现较为优异。因此，本文采用MLFMM算法对典型车辆整车3D模型进行雷达反射特性的快速仿真与获龋在对汽车整车模型RCS进行仿真前，首先在复杂目标网格前处理工具HyperMesh软件中对车辆3D模型进行预处理。图2.2预处理后的车辆整车3D模型Figure2.2Pre-processed3Dvehiclemodel按照FEKO软件的计算要求在HyperMesh软件中对网格进行划分，删除非金属件、删除不影响分析部件、删除模型厚度，曲面简化、修复模型小漏洞、修复缝隙保持电连续、根据工作频率划分网格、输出网格文件，将网格文件导入FEKO
2汽车防碰撞雷达系统仿真13三维全波电磁仿真软件中，对模型做试运算检查。图2.2为经Hypermesh工具删除非金属件和不影响分析部件、修补曲面等预处理过程后的典型车辆整车3D模型，图2.3为仿真得到的雷达反射截面，工作频率为24GHz。图2.3典型车辆整车3D模型雷达反射截面仿真结果Figure2.3Simulatedradarcross-sectionof3Dtypicalvehiclemodel2.424GHz防碰撞雷达系统仿真FMCW雷达可以分为两大类：线性调频（LFM）和非线性调频（NonlinearFrequencyModulation,NLFM）。NLFM非常容易实现，但每个目标的拍频不是唯一的，处于不同距离的目标不能被区分出来，因此NLFM只适用于单目标检测场景。LFM有唯一拍频，频率变化方式通常为锯齿形或三角形。本节针对24GHz毫米波雷达工作频段，仅对目标的距离信息进行检测，使用三角波线性调频脉冲信号源，根据KEYSIGHT技术手册，自主构建出适用于短距离目标距离检测的FMCW系统，并对其组成模块进行了详细阐述，通过多个实际目标距离值的测量，验证了该系统的正确性。2.4.1基本结构FMCW雷达通过将调制后的高频发射信号与接收信号进行混频，确定两者的频率差，对其进行傅里叶变换，从而产生能够提取出目标距离和速度信息的新的信号[32]。图2.4表示的是FMCW雷达系统基本原理框图，包括发射机、接收机、混频器以及模/数转换器等。调制信号经由天线发射和接收，在时域中将发射信号和接收信号相乘混频并进行下一步处理。依据该原理框图，在SystemVue系统级仿真环境中构建出相应的雷达目标检测系统。
【参考文献】：
期刊论文
[1]快速时变信道下的OFDM信道估计方法[J]. 赵仁才,许炜阳,吴玉成. 无线电通信技术. 2014(06)
[2]自动紧急制动系统测试场景研究[J]. 江丽君,贺锦鹏,刘卫国,朱西产,马志雄. 汽车技术. 2014(01)
博士论文
[1]毫米波汽车防撞雷达的设计与实现[D]. 黄文奎.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2006
[2]路面结构层材料介电特性及其厚度反演分析的系统识别方法——路面雷达关键技术研究[D]. 张蓓.重庆大学 2003
硕士论文
[1]K波段汽车防撞雷达系统研究与实现[D]. 刘京.南京航空航天大学 2017
[2]77GHz汽车防撞雷达系统一些关键技术研究[D]. 徐俊.东南大学 2015
[3]发射数字波束形成算法与实现研究[D]. 秦夷.南京理工大学 2015
[4]收发数字波束形成系统设计与实现[D]. 刘力.西安电子科技大学 2014
[5]井下电磁波宽带传输特性及调制解调方案的研究[D]. 齐辉.中国矿业大学（北京） 2008
本文编号：3601634
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