中心論題：

• 基於多傳感信息融合的車輛主動防碰撞控製係統的組成和功能。
• 毫米波雷達應用於汽車的防碰撞。
• 多源信息融合新技術介紹。

• 車輛的周邊傳感技術實現汽車防碰撞。
• 運用毫米波進行測量的雷達係統作為傳感手段。
• 將數據融合方法應用於目標跟蹤研究。

引言
隨sui著zhe社she會hui的de不bu斷duan進jin步bu，汽qi車che正zheng為wei越yue來lai越yue多duo的de人ren所suo使shi用yong，而er相xiang應ying的de，交jiao通tong事shi故gu也ye越yue來lai越yue多duo。全quan球qiu每mei年nian由you交jiao通tong事shi故gu造zao成cheng的de人ren員yuan和he財cai產chan損sun失shi的de數shu目mu是shi驚jing人ren的de
，因yin此ci，車che輛liang安an全quan問wen題ti已yi引yin起qi人ren們men的de高gao度du重zhong視shi。對dui大da量liang交jiao通tong事shi故gu的de分fen析xi表biao明ming
，80%以上的車禍是由於駕駛員反應不及時引起的，超過65%的車輛相撞屬於追尾相撞，其餘則屬於側麵相撞和正麵相撞。有關研究表明
，若駕駛員能夠提早1 s 意識到有事故危險並采取相應的措施
，則90%的追尾事故和60%的正麵碰撞事故都可以避免。

現代的交通係統和未來將要出現的自動車輛係統(AVS)均要求建立智能交通係統(ITS)

，以便於對車輛進行交通監視和跟蹤以及多傳感信息融合。未來AVS異類傳感器包括視頻傳感器
、激ji光guang掃sao描miao儀yi和he雷lei達da傳chuan感gan器qi等deng，融rong合he的de目mu的de在zai於yu把ba目mu標biao輸shu入ru到dao路lu徑jing規gui劃hua與yu製zhi導dao係xi統tong中zhong去qu。而er基ji於yu多duo傳chuan感gan信xin息xi融rong合he的de車che輛liang主zhu動dong防fang碰peng撞zhuang控kong製zhi係xi統tong
，就jiu是shi根gen據ju多duo傳chuan感gan器qi接jie收shou到dao的de車che輛liang前qian方fang目mu標biao信xin息xi和he本ben車che的de狀zhuang態tai信xin息xi
，利li用yong多duo源yuan信xin息xi融rong合he技ji術shu
，識shi別bie出chu本ben車che前qian方fang車che輛liang的de距ju離li和he速su度du等deng狀zhuang態tai信xin息xi，並bing進jin行xing碰peng撞zhuang危wei險xian估gu計ji的de。舉ju例li說shuo，若ruo車che間jian距ju接jie近jin臨lin界jie距ju離li時shi
，發fa出chu報bao警jing信xin號hao
，提ti請qing司si機ji注zhu意yi
；若車間距小於臨界安全距離時,則啟動製動係統，以避免碰撞的發生．

顯然，基於多傳感信息融合的車輛主動防碰撞控製係統是一種主動式的防撞、防抱死的汽車安全係統
，它使反應時間
、距離
、速su度du三san個ge方fang麵mian都dou能neng得de到dao優you化hua控kong製zhi，可ke減jian少shao駕jia駛shi員yuan的de負fu擔dan和he判pan斷duan錯cuo誤wu
，對dui於yu提ti高gao交jiao通tong安an全quan性xing將jiang起qi到dao重zhong要yao作zuo用yong，能neng有you效xiao地di避bi免mian大da部bu分fen汽qi車che事shi故gu的de發fa生sheng。同tong時shi也ye為wei提ti高gao使shi用yong車che速su、增加道路通行能力
、實現自動化駕駛等奠定了良好的基礎。

基於多傳感信息融合的車輛主動防碰撞控製係統的組成和功能
汽(qi)車(che)防(fang)追(zhui)尾(wei)碰(peng)撞(zhuang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)是(shi)一(yi)種(zhong)主(zhu)動(dong)安(an)全(quan)係(xi)統(tong)。在(zai)正(zheng)常(chang)行(xing)駛(shi)時(shi)
，該(gai)係(xi)統(tong)處(chu)於(yu)非(fei)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)。當(dang)本(ben)車(che)的(de)車(che)頭(tou)非(fei)常(chang)接(jie)近(jin)於(yu)前(qian)車(che)的(de)車(che)尾(wei)時(shi)
，該(gai)係(xi)統(tong)將(jiang)發(fa)出(chu)防(fang)追(zhui)尾(wei)警(jing)告(gao)。在(zai)發(fa)出(chu)警(jing)告(gao)後(hou)，如(ru)果(guo)駕(jia)駛(shi)員(yuan)沒(mei)有(you)采(cai)取(qu)製(zhi)動(dong)減(jian)速(su)措(cuo)施(shi)
，該(gai)係(xi)統(tong)便(bian)自(zi)動(dong)啟(qi)動(dong)緊(jin)急(ji)製(zhi)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)，以(yi)避(bi)免(mian)發(fa)生(sheng)追(zhui)尾(wei)事(shi)故(gu)。

汽車防追尾碰撞控製係統具有三種功能：即環境監測功能、防碰撞判斷功能和車輛控製功能。

a 行車環境監測係統
行車環境監測係統由環境探測係統和車況探測係統組成。環境探測係統由測量車間距離和前麵車輛方位的毫米波雷達、激光雷達
、CCDshexiangjijinenggoupanduanlumianzhuangkuangdedaoluchuanganqisuozucheng。cheliangdezhoubianchuanganjishushishixianqichefangpengzhuangdeguanjianjishu。chuanganqixingnengdeyouliejiangzhijieyingxiangzhenggexitongdexingneng，zhiyoutigaochuanganqidekekaoxing
，caiyoukenengjianshaoxitongdexujinglv。congbiao1可知，微波傳感器（雷達）的性價比較高，因此一般選擇工作於毫米波的微波傳感器作為主傳感器，配置以圖像、路lu麵mian傳chuan感gan器qi等deng作zuo為wei輔fu助zhu傳chuan感gan器qi來lai實shi現xian對dui車che前qian障zhang礙ai物wu的de檢jian測ce。毫hao米mi波bo雷lei達da安an裝zhuang在zai車che輛liang前qian端duan的de中zhong央yang位wei置zhi上shang，激ji光guang雷lei達da安an裝zhuang在zai毫hao米mi波bo雷lei達da的de兩liang側ce，它ta們men的de主zhu要yao功gong能neng是shi測ce量liang本ben車che與yu前qian車che的de距ju離li和he前qian麵mian車che輛liang的de方fang位wei，並bing把ba所suo測ce數shu據ju傳chuan輸shu到dao防fang碰peng撞zhuang判pan斷duan係xi統tong
；CCD攝象機獲得前方車輛和障礙物的圖像信息，道路傳感器得到路麵的狀態信息，車況探測係統檢測本車的速度
、加速度和其他狀態信息
，所有信息都將被送往防碰撞判斷係統。

b 防碰撞判斷係統
防碰撞判斷係統由目標識別係統和危險估計係統組成。目標識別係統將毫米波雷達、激光雷達、CCD攝象機等傳感器的信息經融合處理後
，估計出本車前方距離最近的車輛或障礙物的距離和相對速度，並將此信號傳送給危險估計係統。

危險估計係統根據路麵狀況（濕/幹）、本車的狀況（如車速
、轉向角及橫向擺動速率）、距前車的距離和相對速度以及司機的反應狀況計算出“臨界車間距離”
，並(bing)將(jiang)實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)的(de)車(che)間(jian)距(ju)離(li)與(yu)臨(lin)界(jie)車(che)間(jian)距(ju)離(li)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)
，在(zai)實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)的(de)車(che)間(jian)距(ju)離(li)非(fei)常(chang)接(jie)近(jin)臨(lin)界(jie)車(che)間(jian)距(ju)離(li)的(de)某(mou)一(yi)時(shi)刻(ke)
，報(bao)警(jing)器(qi)發(fa)出(chu)警(jing)告(gao)信(xin)號(hao)。當(dang)實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)的(de)車(che)間(jian)距(ju)離(li)等(deng)於(yu)或(huo)小(xiao)於(yu)臨(lin)界(jie)車(che)間(jian)距(ju)離(li)時(shi)
，自(zi)動(dong)啟(qi)動(dong)製(zhi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。

c 有自動製動操作機構的車輛控製
國際公路委員會對駕駛員的反應時間做了調查

，結論得出平均值為0.5～3s。若駕駛員的反應時間是1.5s，那麼在汽車的車速為40Km/h時
，反應時間內汽車的行駛的距離是16.7m；車速為80Km/h時
，行駛的距離將達33.4m。自動製動係統的反應時間遠比駕駛員少的多
，它的反應距離隻有0.5 m。

工作時，防碰撞判斷係統不斷地根據測出的兩車之間的距離、本身的車速、相xiang對dui車che速su等deng有you關guan信xin息xi，通tong過guo數shu據ju處chu理li求qiu出chu安an全quan距ju離li

，並bing與yu雷lei達da測ce出chu的de實shi際ji距ju離li相xiang比bi較jiao。如ru實shi測ce距ju離li小xiao於yu安an全quan距ju離li時shi
，就jiu發fa出chu報bao警jing信xin息xi
，如ru駕jia駛shi員yuan仍reng未wei采cai取qu措cuo施shi，且qie安an全quan距ju離li小xiao於yu極ji限xian安an全quan距ju離li時shi，係xi統tong通tong過guo執zhi行xing機ji構gou對dui汽qi車che的de常chang規gui製zhi動dong係xi統tong起qi作zuo用yong，使shi汽qi車che減jian速su，當dang距ju離li超chao過guo極ji限xian距ju離li時shi，製zhi動dong機ji構gou又you恢hui複fu正zheng常chang。

毫米波雷達
目前最受關注的傳感手段是運用毫米波進行測量的雷達係統。毫米波是指工作頻率在 30～100GHz，波長在1～10mm之間的電磁波。毫米波雷達（主要是9 4GHz）原yuan來lai主zhu要yao用yong於yu短duan程cheng反fan裝zhuang甲jia武wu器qi係xi統tong，其qi功gong能neng就jiu是shi精jing確que測ce量liang目mu標biao的de距ju離li和he相xiang對dui速su度du。毫hao米mi波bo雷lei達da可ke以yi全quan天tian候hou工gong作zuo，不bu受shou天tian氣qi狀zhuang況kuang的de影ying響xiang，而er惡e劣lie的de氣qi候hou環huan境jing正zheng是shi導dao致zhi交jiao通tong事shi故gu的de主zhu要yao原yuan因yin之zhi一yi。隨sui著zheGaAs高頻器件和單片微波集成電路 MMIC的de出chu現xian和he應ying用yong
，毫hao米mi波bo雷lei達da的de性xing能neng有you了le很hen大da的de提ti高gao，成cheng本ben也ye有you所suo下xia降jiang
，並bing且qie雷lei達da的de外wai型xing尺chi寸cun可ke以yi做zuo得de很hen小xiao
，便bian於yu在zai汽qi車che上shang安an裝zhuang。因yin此ci，毫hao米mi波bo雷lei達da就jiu成cheng了le汽qi車che前qian視shi雷lei達da的de首shou選xuan。為wei了le在zai高gao速su公gong路lu上shang及ji時shi發fa現xian前qian方fang的de交jiao通tong堵du塞sai，汽qi車che用yong毫hao米mi波bo雷lei達da的de探tan測ce距ju離li必bi須xu在zai100m以上；為了覆蓋左右兩側的車道線，探測寬度必為3.5m；為了不把道路上方的標識和人行天橋也探測進去
，上
、下方要有與道路的升降相對應的3m左右的探測幅度。其主要指標如下：
①天線：尺寸要小、成本要低、性能要高
，還要便於安裝和使用。
②工作頻率：毫(hao)米(mi)波(bo)雷(lei)達(da)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)與(yu)其(qi)性(xing)能(neng)和(he)價(jia)格(ge)相(xiang)關(guan)。一(yi)般(ban)而(er)言(yan)，頻(pin)率(lv)提(ti)高(gao)，目(mu)標(biao)的(de)反(fan)射(she)效(xiao)果(guo)會(hui)更(geng)好(hao)，但(dan)信(xin)號(hao)的(de)穿(chuan)透(tou)力(li)會(hui)減(jian)弱(ruo)

，測(ce)距(ju)範(fan)圍(wei)降(jiang)低(di)
，器(qi)件(jian)成(cheng)本(ben)增(zeng)大(da)。曾(zeng)有(you)工(gong)作(zuo)於(yu) 24GHz，60GHz
， 76～77GHz的雷達樣機和成品的報道，現由於76～77GHz毫米波雷達具有較好的性價比，國外目前多采用這一工作頻率。我國由於受到器件和成本方麵因素的影響，目前傾向於采用35GHz的工作頻率。
③視角：視角就是天線波束的掃描範圍，包括方位角和高低角。為降低虛警率
，一般選擇方位角為9oC～12oC 
，甚至更大。高低角則取3oC 左右。
④作用距離：100m～150m即可。如美國規定為1～100m，歐洲規定為1～150m
，測距範圍的確定以保證車製動時兩車不會發生追尾碰撞為原則。
⑤測量的動態範圍：雷達必須有足夠的動態範圍，以保證對大小目標都能識別。
⑥分辨率：徑向距離分辨率達到1m即可。

多傳感器融合策略
多傳感信息融合（Multisensor Information Fusion）或稱多源信息融合是近年發展起來的一門新技術。信息融合是解決飛機、daodanzhileifeixingqihangjiyuceyugenzongdeyizhongxingzhiyouxiaodefangfa
，erqieyeshizhinengxinxichulilingyuzuiyouqiantudeyigeyanjiufangxiang。congguangyijiaodujiang，xinxironghepubiancunzaiyuziranjie。liru
，renleirenzhikeguanshijie，jiushitongguoshijiao、聽覺、觸覺、味(wei)覺(jiao)和(he)嗅(xiu)覺(jiao)等(deng)感(gan)官(guan)獲(huo)得(de)信(xin)息(xi)，並(bing)經(jing)過(guo)大(da)腦(nao)進(jin)行(xing)融(rong)合(he)而(er)得(de)到(dao)認(ren)知(zhi)結(jie)論(lun)。從(cong)狹(xia)義(yi)角(jiao)度(du)講(jiang)，以(yi)不(bu)同(tong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)獲(huo)得(de)同(tong)一(yi)對(dui)象(xiang)的(de)不(bu)同(tong)量(liang)測(ce)數(shu)據(ju)
，利(li)用(yong)某(mou)種(zhong)算(suan)法(fa)獲(huo)得(de)一(yi)個(ge)綜(zong)合(he)信(xin)息(xi)，這(zhe)就(jiu)是(shi)數(shu)據(ju)融(rong)合(he)。數(shu)據(ju)融(rong)合(he)是(shi)信(xin)息(xi)融(rong)合(he)中(zhong)最(zui)簡(jian)單(dan)和(he)最(zui)實(shi)用(yong)的(de)一(yi)類(lei)方(fang)法(fa)，這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)基(ji)於(yu)估(gu)計(ji)理(li)論(lun)的(de)，特(te)別(bie)是(shi)Bayes估(gu)計(ji)理(li)論(lun)，並(bing)且(qie)主(zhu)要(yao)針(zhen)對(dui)的(de)是(shi)同(tong)一(yi)類(lei)型(xing)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)。典(dian)型(xing)的(de)應(ying)用(yong)就(jiu)是(shi)目(mu)標(biao)跟(gen)蹤(zong)中(zhong)的(de)航(hang)跡(ji)預(yu)測(ce)，把(ba)來(lai)自(zi)不(bu)同(tong)監(jian)測(ce)裝(zhuang)置(zhi)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)融(rong)合(he)，從(cong)而(er)得(de)到(dao)最(zui)好(hao)的(de)估(gu)計(ji)結(jie)果(guo)。數(shu)據(ju)融(rong)合(he)方(fang)法(fa)分(fen)為(wei)集(ji)中(zhong)處(chu)理(li)方(fang)式(shi)和(he)分(fen)布(bu)處(chu)理(li)方(fang)式(shi)
，在(zai)目(mu)標(biao)跟(gen)蹤(zong)研(yan)究(jiu)中(zhong)，分(fen)布(bu)處(chu)理(li)方(fang)式(shi)有(you)其(qi)特(te)殊(shu)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)。

汽qi車che防fang碰peng撞zhuang係xi統tong的de工gong作zuo環huan境jing惡e劣lie，幹gan擾rao因yin素su眾zhong多duo，隻zhi用yong單dan一yi雷lei達da傳chuan感gan器qi做zuo出chu判pan斷duan容rong易yi產chan生sheng虛xu警jing，為wei了le提ti高gao對dui目mu標biao的de識shi別bie和he估gu計ji能neng力li，就jiu要yao引yin入ru多duo傳chuan感gan信xin息xi融rong合he技ji術shu。其qi中zhong，傳chuan感gan器qi包bao括kuo雷lei達da傳chuan感gan器qi

、jiguangsaomiaoyiheshipinchuanganqideng。bafenbuzaibutongweizhideduogetongleihuobutongleichuanganqisuotigongdeduoyuanxinxi
，jinxingzonghechuli


，qimudejiushijiangditancedebuquedingxing，xingchengduixitonghuanjingxiangduiyizhideganzhimiaoshu，yibiandedaoyigezhunquekekaodefenxihepanduanjieguo，congertigaoxitongjuecenengli。

a 基於多傳感器信息融合技術的目標識別
汽車防碰撞係統的技術關鍵之一是目標識別係統。因為，雷達在向前方發射電磁波時
，車前的所有物體如樹木、公路標誌、立體交叉、橋梁、jiakongdianxiandengdouhuiduileidabochanshengfanshe。xitongbixutichunaxiexujiade，jibuhuiyinqipengzhuangweixiandewutifanshedexinhao
，jiangnaxiezhenshide，jiqueyoupengzhuangweixiandexinhaojiancechulaijinxingchuli，cainengzhunquegongzuo，erbuhuifashengwudongzuo。
　　為了消除或減少虛警現象的發生，除了在設計和選擇傳感器時要保證一定的技術指標外（如要求雷達的視角在一定的範圍內），還要利用其它傳感器的信息進行綜合分析和判斷。

b 基於多傳感器信息融合技術的距離估計
從cong上shang麵mian的de介jie紹shao可ke知zhi，本ben車che與yu前qian車che的de距ju離li是shi汽qi車che防fang碰peng撞zhuang係xi統tong的de一yi個ge重zhong要yao參can數shu，在zai計ji算suan臨lin界jie安an全quan距ju離li時shi
，要yao根gen據ju它ta估gu算suan前qian車che的de速su度du和he加jia速su度du，因yin此ci
，該gai距ju離li量liang的de準zhun確que性xing將jiang直zhi接jie影ying響xiang防fang碰peng撞zhuang係xi統tong工gong作zuo的de可ke靠kao性xing和he準zhun確que性xing。

測量距離用的傳感器有激光傳感器和毫米波傳感器，這兩類傳感器各有特點。它們的測量範圍、duihuanjingdeshiyingnengliheduimubiaodefanyingnengliyebujinxiangtong，danshiwulunshiyongnazhongchuanganqiqubaozhengzaizhenggeceliangfanweineiceliangdezhunquexinghekekaoxing
，doubixuliyongronghejishu
，zheyangcainenggenjuchuanganqixinxidehubuxingherongyuxing，jinxingheshideshuxuechuli，dedaoyigebijiaozhunquedejulizhi。

c 基於多傳感器信息融合技術的危險評估
危險評估係統的核心就是根據路麵狀況、本車的運行狀況、距前車的距離和相對速度以及司機的反應狀況綜合做出判斷
，計算出“臨界車間距離”並將實際測量的車間距離與臨界 車間距離進行比較。

“臨界車間距離”的確定必須考慮各個方麵的影響，若司機的反應比較靈敏，或道路狀況較好，或本車的製動係統工作良好，則“臨界車間距離”可以取較小值；反之
，“臨界車間距離” 則需取大一些的值，以防碰撞的發生。

小結
基ji於yu多duo傳chuan感gan信xin息xi融rong合he的de車che輛liang主zhu動dong防fang碰peng撞zhuang控kong製zhi係xi統tong研yan究jiu的de主zhu要yao內nei容rong
，就jiu是shi探tan討tao關guan於yu多duo源yuan信xin息xi實shi時shi融rong合he的de方fang法fa，其qi中zhong包bao括kuo多duo源yuan信xin息xi實shi時shi融rong合he的de實shi時shi目mu標biao識shi別bie算suan法fa
、多源信息實時融合的實時參數估計、duoyuanxinxishishironghedeshishiweixianpinggudeng，bingjiangzhexiefangfayunyongyugongchengshiji。jiyuduochuanganxinxironghedecheliangzhudongfangpengzhuangkongzhixitongsuonengdadaodejishuzhibiaobaokuonengzaixianshishicaijishuju，bingwanchengmubiaoshibieheduochuanganxinxideronghechuli
；目標識別精度達到工業應用標準；能根據車輛目前的狀態和障礙物的狀態
，進行防碰撞判斷；特別能對危險情況進行預警,當dang接jie近jin目mu標biao時shi發fa出chu報bao警jing信xin號hao
，提ti醒xing司si機ji注zhu意yi。基ji於yu多duo傳chuan感gan信xin息xi融rong合he的de車che輛liang主zhu動dong防fang碰peng撞zhuang控kong製zhi係xi統tong的de實shi施shi可ke以yi大da大da提ti高gao車che輛liang運yun行xing的de安an全quan性xing，最zui大da限xian度du地di減jian少shao交jiao通tong事shi故gu的de發fa生sheng。特te別bie是shi若ruo把ba此ci方fang法fa應ying用yong於yu自zi動dong車che輛liang係xi統tong（AVS）
，可以為車輛安全性帶來非常大的改善。