1　引言
　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路已經(jīng)在交通運輸中占有重要地位，其正常運轉(zhuǎn)與否事關(guān)重大。據(jù)有關(guān)資料對公路交通事故的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)在司機—汽車—道路三個環(huán)節(jié)中，司機是可靠性最差的一個環(huán)節(jié)，80％以上的事故是由于司機反映不及時或判斷失誤引起的；特別在汽車高速行駛情況下，前方目標(biāo)的正確識別至關(guān)重要，而天氣或司機的疲勞駕駛等都將影響司機對前方目標(biāo)識別，而且隨著汽車保有量的不斷增加，如何提高道路的流量，如何解決天氣對高速公路的影響等等，已逐漸引起人們的注意。
　　為了減少甚至避免交通事故的發(fā)生，國內(nèi)外已經(jīng)開始對毫米波雷達(dá)防撞系統(tǒng)進(jìn)行了研究，這是因為毫米波的特性保證了它能夠適應(yīng)惡劣的氣候條件，如在能見度比較低的雨霧等正需要防撞系統(tǒng)提供幫助的天氣條件下，激光和超聲波等方式不能正常工作，毫米波雷達(dá)則不會受到影響，而且毫米波雷達(dá)的天線也不會因為灰塵等污染而產(chǎn)生誤差，比較適合在高速公路中運用。另外目前為了解決天氣惡劣情況下的安全問題，一般采用盡量降低車速甚至關(guān)閉高速公路方法，顯而易見，該方式嚴(yán)重影響了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。為此，解決交通安全，提高運輸能力，積極開發(fā)汽車防撞技術(shù)具有重要現(xiàn)實意義和廣闊市場前景，文中介紹了基于毫米波雷達(dá)的防撞實驗系統(tǒng)的研制，該系統(tǒng)的成功研制為高速公路中的安全防撞技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)。
2　防撞雷達(dá)系統(tǒng)的基本原理
　　線性FMCW雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡單，比較適宜測量近距離目標(biāo)，故作為目前車用防撞雷達(dá)的普遍選擇方式。其基本原理可以描述為信號的瞬時頻率隨時間線性變換，當(dāng)前方有單目標(biāo)回波時，發(fā)射信號和反射信號將進(jìn)行混頻，混頻后得到的信號中含有目標(biāo)的相對距離和相對速度的信息。
　　如圖2—1所示，圖2—1a為發(fā)射信號和點目標(biāo)的回波信號，當(dāng)和前方目標(biāo)間有相對速度時，信號的回波中含有頻移，圖2—1b為中頻輸出的混頻信號，通過對中頻信號的處理即可獲得目標(biāo)的相對速度和相對距離的信息。現(xiàn)記f0作為發(fā)射信號中心頻率，B為頻帶寬度，T為掃頻周期，調(diào)制信號為三角波，c為光速，R和V分別為目標(biāo)的相對距離和相對速度。在發(fā)射信號的上升段和下降段，中頻輸出信號可以表示為：

　　根據(jù)（2—1）和（2—2）兩式，可以獲得前方目標(biāo)的相對距離R和相對速度V為：

3　系統(tǒng)的硬件組成
　　實驗系統(tǒng)是以計算機為中心構(gòu)成，通過高速多通道的數(shù)據(jù)采集卡對外部信息進(jìn)行采集，隨后通過計算機相應(yīng)的軟件處理，獲得目標(biāo)的信息，根據(jù)相應(yīng)的危險性情況向司機發(fā)出聲音、圖像等信息報警。為解決拐彎和轉(zhuǎn)向等情況下的目標(biāo)方位信息，該例中應(yīng)用陀螺作為探測的輔助手段。系統(tǒng)利用汽車的蓄電池供電，計算機電源則利用逆變器產(chǎn)生220V交流電供電。圖3—1所示為實驗系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。

3．1　信號發(fā)生器　　
　　實驗系統(tǒng)是利用FMCW（FrequencyModulationContinuousWave）雷達(dá)作為探測手段，由于采用線性調(diào)頻方式達(dá)到測距的目的，所以雷達(dá)信號的線性度對測量距離的精度有較大影響。為了保證足夠的線性度，雷達(dá)的控制信號選擇在1．5～3V之間，這是因為在這段區(qū)間內(nèi)該雷達(dá)的VCO（VoltageControlledOscillator）壓頻曲線線性度較好，在控制信號端不需要作很大的調(diào)整。考慮到波形方式的可變性，該例利用89C52做信號發(fā)生器，首先設(shè)計所需的雷達(dá)波形數(shù)據(jù)并存入單片機的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，后送D／A轉(zhuǎn)換，經(jīng)過調(diào)整電路產(chǎn)生所需的控制電壓波形。該系統(tǒng)選用的D／A為IT公司的TLV5619，該芯片具有12位分辨率，電壓輸出，最小轉(zhuǎn)換率為1MSPS。所產(chǎn)生的信號為400Hz的三角波。
3．2　微波部件
　　由于線性FMCW雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡單，比較適宜測量近距離目標(biāo)，作為目前車用防撞雷達(dá)的普遍選擇方式，其結(jié)構(gòu)如圖3—2所示。該例中雷達(dá)的VCO中心頻率為34．5GHz，頻帶寬度選擇為300MHz（距離分辨率==0.5m)。考慮到低副瓣透鏡天線的優(yōu)點，即軸向尺寸短（相對于普通喇叭型），旁瓣電平低，工作于線性極化，例中選用了該方式的雷達(dá)天線。雷達(dá)的功率為20mW，該參數(shù)的選擇和探測距離的長短有關(guān)，功率越大可以探測的距離越遠(yuǎn)，但同時外界的樓房、樹木等造成的干擾也就增大。