Автомобильный радар

Автомобильный радар (не путать с радар-детектором!!!) - датчик, в котором используются радиоволны для обнаружения объектов (другие автомобили, пешеходы, препятствия) вокруг автомобиля. Радарный датчик является важным конструктивным элементом современных систем активной безопасности. На основании сигналов радара производится оценка потенциальной опасности объектов, предупреждение (оповещение) водителя об опасности и в экстренном случае автоматическое воздействие на органы управления автомобиля (тормозную систему, рулевое управление).

Радар состоит из трех основных частей: передатчика (трансмиттера), антенны и приемника (ресивера). Передатчик является источником электромагнитного сигнала. Антенна обеспечивает фокусировку сигнала передатчика и прием отраженного сигнала от объекта. Приемник осуществляет усиление и обработку отраженного сигнала.

В автомобиле радар выполняет несколько функций:

Расстояние до объекта определяется по времени прохождения сигнала до него и обратно. Учитывая, что скорость распространения электромагнитной волны имеет постоянное значение (скорость света), время, затраченное для прохождения сигнала до объекта, отражения и возвращение в приемник радара, будет пропорционально расстоянию до объекта.

Положение объекта оценивается по углу азимута и расстоянию. Для измерения угла азимута луч антенны последовательно перемещается вверх, вниз, вправо, влево. Измерения производятся в сферической системе координат с центром - антенной радара.

Для определения скорости объекта, относительно транспортного средства, используется доплеровский эффект. Отраженная волна от движущегося объекта, изменяет частоту и длину в зависимости от скорости и направления движения объекта. Радар измеряет разность частот передаваемого и принимаемого сигналов, которая соответствует скорости движения объекта.

Основным преимуществом радара в сравнении с другими сенсорными системами (лидар, ультразвуковой датчик) является работоспособность в плохих погодных условиях (снег, дождь, туман) и даже сильном загрязнении.

По принципу работы (определения расстояния и скорости) различают импульсные радары и радары непрерывного действия.

В классическом импульсном радаре короткие (несколько десятков наносекунд) электромагнитные импульсы отправляются с определенной периодичностью. Время движения сигнала до объекта и его возвращения (эха) является функцией расстояния до объекта. Вычисление скорости производится путем оценки фазового смещения между передаваемым и отраженным сигналами.

Радар непрерывного действия позволяет оценивать только скорость объекта и не может определять расстояние (нет импульсов, по которым можно измерить время прохождения сигнала до объекта и обратно). Указанное противоречие решено в радаре с частотно-модулированным непрерывным излучением (FMCW-радар). В данном радаре сигнал передается с постепенно возрастающей и уменьшающейся во времени частотой (т.н. частотная модуляция). По частоте полученного сигнала определяется расстояние и положение объекта. В современных системах активной безопасности предпочтение отдается FMCW-радарам, как более простым и соответственно менее дорогим устройствам.

Основными параметрами автомобильного радара являются: дальность обнаружения, диапазон определяемой скорости, угол обзора, разрешение. В зависимости от значений указанных характеристик автомобильные радары подразделяются на устройства ближнего, среднего и дальнего действия.

Для радаров ближнего и среднего действия (Short/Mid Range Radar, SRR/MRR) главным параметром является точность измерения. Данным устройствам установлена полоса частот 24-29 ГГц. Самый популярный в автомобилях SRR/MRR радар имеет частоту 24 ГГц, дальность обнаружения до 30 м, угол обзора до 120° и разрешение порядка 10 см.

Радары ближнего и среднего действия используются в ряде систем активной безопасности:

Для радара дальнего действия (Long Range Radar, LRR) ключевым параметром является дальность обнаружения. Установленная полоса частот для LRR-радаров 76-77 ГГц. Радар дальнего действия используется в адаптивном круиз-контроле, имеет частоту 77 ГГц, дальность обнаружения 30-200 м, угол обзора до 30° и достаточное разрешение на скоростях до 200 км/ч.