外文翻译-汽车防碰撞预警执行系统的设计

《外文翻译-汽车防碰撞预警执行系统的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于数字信号处理的脉冲激光测距技术汽车防撞应用的方法王志辉*北京理工大学航天科学与工程学院中国北京市中关村南街5号，100081简介：针对汽车防碰撞应用设计并实施了1.55μm数字激光雷达系统。为了减少有雾，多雨和多雪的天气对激光检测的影响，采用了数字信号处理方法。多脉冲相干平均算法用于将回声的信噪比提高N倍。采用相关检测算法来估计飞行时间。多时间延迟相关方法用于改善飞行时间估计分辨率。实验结果表明，本文的数字信号处理方法可以减少恶劣天气条件的影响，并获得高范围精度。关键词：汽车防碰撞，距离测量，激光测距，激光雷达，飞

2、行时间估计，数字信号处理，弱信号检测，相关检测1.介绍交通事故频繁发生，随着汽车数量和速度的增加。安全驾驶越来越受到关注，汽车防撞系统的研究也变得越来越热。汽车防碰撞系统采用毫米波雷达或激光雷达检测前进车辆，障碍物，行人和测量物体的距离。当距离小于安全距离时，系统自动警告驾驶员或制动器。因此，在恶劣的天气条件例如雨天，雪天，雾气中的驾驶安全性增强，并且可以避免交通事故。与毫米波雷达相比，激光雷达的主要优点是更成熟，可靠，更便宜。然而，激光雷达的缺点是其不能穿透雨和雾，并且还存在关于使用高功率脉冲激光器的眼睛安全的问题，

3、因此激光雷达长时间没有遇到汽车制造商的良好意见。最近，随着激光二极管，光电探测器以及信号处理技术的制造技术的进步，汽车激光雷达的弱点被克服。一些公司如IBEO，欧姆龙汽车电子，大发已经开发了先进的汽车激光雷达，它们的性能与mm波雷[1-3]达一样好。本文针对汽车防碰撞应用设计并实现了1.55μm数字激光雷达系统。通过比较1.55μm激光和0.9μm激光，1.55μm激光对眼睛是安全的，其检测和穿透雾的能力更强。系统采用高速模数转换器（ADC）对脉冲回波信号进行采样，然后采用数字信号处理方法进行信号预处理和飞行时间估计。

4、实验结果表明，弱回波信号的检测能力增强，系统的测距精度提高。因此，数字激光雷达系统在恶劣天气条件下的性能得到提高。2.汽车激光雷达系统概述。2.1工作原理汽车激光雷达系统的工作原理如图1所示。当前方车辆R的距离小于S1（报警范围）时，系统警告驾驶员减速;当范围R小于S2（制动范围）时，系统警告驾驶员自动制动或制动。图1.汽车激光雷达系统的工作原理基于激光脉冲的发送之间的经过时间计算前行车辆R的行驶距离[4]接收反射光。已知激光脉冲以光速c（m/s）行进并测量激光脉冲Δt的飞行时间，范围R（m）由下式给出R=c·∆t/2

5、(1)激光雷达测距方程是设计系统和评估系统性能的基础。假设目标大于光束并且[5]具有朗伯反射分布，则等式为·····Pr=·(2)注解：Pr=以瓦为单位接收的功率Pt=以瓦特为单位传输的功率τt=传输光学效率τr=接收光学效率ρ=反射率D=入口瞳孔直径以米为单位τa=大气透射系数（单程）=exp(-σR),σ=大气衰减系数，单位为km-1R=范围以米为单位从等式（2）可以看出，几个因素影响激光雷达系统的性能。一般来说，什么时候研究性能;激光雷达测距方程通常以信噪比（功率）的形式表示：

6、thttt信噪比=()2=()2·()2(3)tt注解：NEP是以瓦特为单位的噪声等效功率，它被解释为加性噪声的高斯分布的标准偏差。NEP通过检测器和前置放大器中的噪声组合在一起NEP=tt(4)h㘱h浔䐰注解：NEPdetector=检测器的噪声等效功率NEPpreamplifier=前置放大器的噪声等效功率等式（3）将信噪比（SNR）与给定硬件参数，天气条件和目标特性的范围相关联。SNR是评估激光雷达系统的性能的重要参

7、数。检测的概率是另一个重要参数，基于使用匹配滤波器的白噪声中的脉冲检测，检测的概率是tꪄPd=䐰t(5)注释：Pd=检测概率erf（x）=单向误差函数TNR=阈值-噪声比，表示如下：TNR=t浔tt(6)注释：τ=脉冲宽度，FAR=平均误报率=Pfa.·PRF,Pfa=单脉冲误报率，PRF=激光脉冲重复频率2.20.9μm和1.55μm激光雷达之间的比较通常，0.9μm激光雷达仅在良好的可见度条件下具有协作障碍才表现出良好的性能;为了检测非合作障碍并改善恶劣天气条件下

8、的性能，需要I类以外的[6]设备，并且引起眼睛安全的问题。与0.9μm激光器相比，1.55μm激光器对眼睛安全，雾化能力更强;因此允许的发射激光脉冲能量增加，并且提高了低可见度的检测能力。从等式（2）可以看出，大气效应限制了激光雷达系统的性能。双向大气透射系数T[7]aTa==exp(-2·σ·R)(7)[7]注解：大气衰减