汽车防撞系统的研制与实现
汽车防撞系统是一种可向司机预先发出视听告警信号的探测装置。通常它安装在汽车上，能探测企图接近车身的行人、车辆或周围障碍物；能向司机及乘客提前发出即将发生撞车危险的信号，促使司机甚至撇开司机采取应急措施处理特殊险情，避免损失。当前，尽管各国都在研究防碰撞系统(国际上通常称为主动安全系统)，但怎样才能更好地解决虚警的问题，始终困扰着相关工作者。国际上的研究者通过大量的实验研究，已经达成共识，若想有效地解决上述问题，防撞系统必须具有如下功能：
(1)必须具备测角能力，目标的方位角信息对于去除虚警是必不可少的；
(2)易于产生抗干扰性能强的复杂发射信号，配合实时高效的信号处理和目标检测算法，用以去除虚警。
只有以上两点紧密结合起来才能保证汽车防碰撞系统的可靠性。
1 TMC2023芯片和nRF24E1芯片特点介绍
TMC2032是一种新型的全数字相关器电路，其相关字长和相关门限可编程。该芯片是美国TRW公司近年推出的单片64位CMOS全数字相关器大规模集成电路，其内部有三个独立时钟的8位移位寄存器(随机数据寄存器A、本地码寄存器B和屏蔽码寄存器M)；另外还有一个7位寄存器用来装载预置的门限值。0～64之间任意长的随机数据与本地码经相关运算后，以三态缓冲的7位BCD编码输出，并与预置的门限值在比较器中比较，若相关值大于或等于门限值，则标志位由低变高。由于采用了先进的高速CMOS生产工艺，并行相关速率高达30MHz以上。可广泛应用于同步、匹配滤波、误码检测、记录及条形码识别中，尤其适合于雷达信号的识别。
nRF24E1是一种工作频率可达到2.4GHz的无线射频收发芯片，通道运算时间小于200μs，数据速率为1Mbps，不需要外接SAW滤波器，是目前世界首次推出的全球通用的低成本射频系统级芯片。内部嵌有与8051兼容的微处理器和10位9输入的A/D转换器，可以在1.9V～3.6V之间的电压下稳定工作；内部还嵌有电压调整器和VDD电压监视器。无线收发部分有与nRF2401同样的功能，该功能由内部并行口和内部SPI启动，每一个待发信号对于处理器来讲都可以作为中断进行编程，或者通过GPIO端口传送给微处理器。芯片nRF24E1可以在世界公用的频段范围2.4～2.5GHz内实现无线通讯。收发部分包含有分频器、放大器、调节器和两个收发单元。输出能量、频段和其它射频参数可通过射频寄存器方便地编程调节。在发送模式下，电流消耗只有10.5mA；在接收模式下，电流消耗只有18mA，所以功耗相当低。
2 系统结构
整套信息采集系统由五套射频发射与接收装置组成，每套发射与接收部分的基本电路都是一样的，这五 套收发装置又与DSP中央处理器相连，中央处理器负责计算它们传过来的数据，根据实际情况作出决策。
每套发射与接收装置的结构如图1所示。首先由以nRF24E1为核心的射频发射电路产生高频电磁波，然后由相关运算芯片TMC2032送来的调制信号对其进行调制，从而产生出与其它射频收发单元不同的射频信号，为接收做好充分准备。为了使电磁波信号能够有足够远的传播距离，还需要对调制后的信号进行放大，完成这个功能的电路是功放电路。最后把这样的一个信号传向空中。
图1 射频收发核心电路
3 收发单元的布置方案及计算原理
汽车在行驶的过程当中，对于前方的障碍物，要能够判断其相对于汽车的空间立体方位才能把前后、左右、上下的障碍物避开；而后面的障碍物，则只需判断出其与汽车的前后及左右距离即可。所以采取在车前面安装三个射频收发系统，并且三套收发系统彼此之间呈垂直于水平面的三角形分布。在车后面则安装两套射频收发系统，呈水平分布。整个收发系统的安装如图2所示。下面给出用射频收发系统计算障碍物距离的简单过程。
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