目前,常见的测距技术有超声波测距、毫米波雷达测距、激光测距、红外线测距和CCD视频测距等。 ⒈超声波测距。 超声波一般是指频率20kHz以上的机械波,具有声波折射、反射、干涉等基本物理特性。工作时,超声波发生装置向某一方向不断发射出某一频率超声脉冲波,遇到被测物体则产生反射回波,由超声波接收装置接收反射回波并将其转变为电信号,根据接收和发射超声波所用的时间差以及声速,就可以测得车辆和目标物体之间的距离超声波测距方法简单,成本低,具有较强的穿透性以及反射能力。但是探测距离较短,最佳距离为4~5m,对于远距离目标,不够灵敏,影响测量精度,而且传输速度容易受天气状态的影响,这使得超声波在高速公路测距的应用具有定的局限性。另一方面,超声波散射角大,方向性较差,在测量较远距离的目标时,其回波信号会比较弱,影响测量精度。因此,超声波测距一般用于短距离的车辆倒车防撞雷达以及侧面防撞雷达。 ⒉毫米波是指波长在1~10mm(频率在30~300GHz)之间的电磁波,测距方式可分为连续波雷达测距和脉冲雷达测距。目前,在汽车应用领域研究使用较多的是连续波雷达。工作时,毫米波发射源信号经环流器从天线向外发射具有定斜率的连续调频信号,当遇到前方目标时,会产生与发射信号具有相同斜率的延时回波信号,回波信号经接收天线进入混频器,混频器将发射源信号与回波信号进行混频处理,从而得到其差频信号,差频信号再输入多普勒放大器,放大后的信号经整形电路整形,输出矩形脉冲式的信号,转换出的信号进入计数器计数,计算出目标的速度和距离信息。 毫米波雷达分辨率高,探测性能稳定,不易受大雾、雨、雪等天气的影响而且穿透能力很强,测距精度很高,具有较好的稳定性和适应性;抗干扰能力强毫米波雷达处于高频段,周围的干扰和噪声在中低频段,基本上不会对毫米波雷达正常使用造成影响,因此毫米波雷达可以抗低频干扰:毫米波雷达成为了最有发展潜力的车辆防撞雷达。 ⒊激光测距。 激光雷达的测距原理与超声波类似,由激光器发射激光束,遇到目标时反射回来,光学接收系统中的光学探测器将接收到的激光束与原发射激光束通过混频器转换为电信号,通过光速以及往返时间差计算得出所探测的目标距离激光具有相干性好、高单色性以及方向性好等优点。激光波束近似直线,波束能量比较集中,很少扩散,传输距离较远,测距精度比较高,故常用激光来测
量物体长度、目标速度以及目标距离等。在车辆防撞领域,对探测距离要求比较高,同时所采用的测距技术应该适应任何天气变化。考虑遇到大雾或下雨等恶劣天气时,激光的穿透能力比较差,将导致其无法正常使用,这就限制了激光测距在车辆防撞系统中的使用。在高速运动的车体中,激光雷达测距仪器将受到很大的振动,这不利于工作稳定性的保持,所测得的数据可靠性得不到保障。此外,当车辆反射镜表面受到污染或者有磨损时,激光测距方式容易受到影响,导致探测距离减少12~1/3,这就大大降低了激光测距的精度。
4.红外线测距。
任何物体无论何时都会发出红外线,利用红外线传播不扩散原理来测量目标距离叫红外测距。红外测距和激光测距的原理大体相同,都是依据测量光往返目标所需要的时间来计算判断目标距离。红外线测距仪工作时,由发射器不断发射红外线,在遇到前方目标时便反射回来,由接收器接收并将其转化为电信号,同时分析时间差,根据反射信号的波长与强弱的不同,即可识别出前方目标的性质并计算出目标与本车的相对距离。
红外线具有显著的热效应以及较强的穿透云雾能力,同时由于传播时不扩散使得穿越其他物质时折射率很小,因此短距离的测距仪都会考虑采用红外线,其技术难度不大,所构成的测距系统成本低廉,但在长距离探测以及恶劣天气状况下仍旧不能满足高速公路防撞的要求,故红外线测距一般多用于短距离的车辆倒车防撞控制系统中。
5.CCD视频测距。
CCD视频测距通过CCD相机对行驶在高速公路上的车辆进行成像采集,将采集到的连续视频图像进行预处理以及特征提取,进而可以从图像系列中检测到车辆的速度。
一般而言,视频测距设备架在空中,安装十分简便,而且受路面状况的影响很小,实现车辆测速的同时还可以对汽车进行跟踪监控,可以有效地获取超速汽车的完整信息。但是CCD视频测距非常容易受到天气状况的影响,尤其是在沙尘、大雾、黑夜等恶劣天气条件下,它的工作能力都将大打折扣。此外,对于高速公路上快速行驶的汽车来说,准确识别难度相对比较大。
