驾驶员辅助系统-自适应巡航控制系统

当c=光速

本文的另一部分讨论ACC系统的硬件和软件实现，以及雷达功能和算法。

本文谈论的是ACC系统的硬件和软件实现，以及雷达功能和算法。它的第一部分讨论了 “环车感应系统”和作为全天候ACC系统基础的调频连续波(FMCM)雷达系统。

ACC系统如何运作——硬件系统

耿氏压控振荡器(Gunn VCO)常被用来产生非常高频率的发射信号。如果将发射天线与接收天线结合在一起，发射信号就会通过环行器(见图1)与接收信号一起被多路复用。接收信号会与当前发射信号结合在一起产生中频信号。由于中频信号频率比发射信号和接收信号频率低得多，因此它的取样值非常适合传给数字处理器作进一步的处理。

ACC雷达传感器虽然是在高频范围(射频，RF)内操作，其计算距离和相对速度的信号处理却是在低频(LF)中进行。图2为ACC系统的功能方块图。RF部分(左)由耿氏控制电路、耿氏振荡器、混频器和前置放大器组成；LF部分则包含模拟数字转换器、信号处理和系统控制组件，以及电源供应和汽车网络接口。

微控制器(德州仪器的TMS470R1VF76B)内含两个中央处理器，分别为ARM7 RISC(微型处理器，MCU)和16位C54 x定点数字处理器(DSP)，因此最适合需要同时执行控制任务和高效能数字信号运算的应用。用直接内存存取(DMA)可以加快两个处理器、各种外围接口和内存之间的数据传输速度。TMS470R1VF76B完全符合汽车应用需求，是适应ACC系统最理想的微控制器。图3是微控制器在ACC系统应用中的典型功能方块图。

ACC系统软件

除普通的诊断任务之外，ACC系统还会执行许多系统工作，其顺序如功能方块图所示。

1. 读取通过人机接口进入的控制参数默认值(速度、时间间隔)以及传感器根据目前车况所探测到的参数(转向角、轮速和偏航率等)；

2. a)设定发射频率的斜波参数(开始频率，停止频率和斜波时间)；

b)设定模拟数字转换器(转换速率，样本数目)；

3. 设定发射频率，启动耿氏振荡器；

4. 产生发射信号；

5. a)将发射信号透过所有天线同时发射出去，并将发射信号与接收信号混频产生中频信号；

b)用于耿氏控制的控制回路；

6.中频信号的滤波与放大；

7.中频信号取样；

8.透过DMA将取样值传给DSP；

9.执行数字信号处理(调频连续波(FMCW)雷达任务的第一部分)

10.交换DSP计算数据；

11.执行数字信号处理(FMCW雷达任务的第二部分)

12.通过汽车网络(如CAN总线)与电子控制单元(ECU)的通信来调整速度或距离。

图1

图2

图3

功能方块图

FMCW雷达能探测出可能对车速和车距造成影响的目标。如下图所示，这些雷达任务可分为两大类，第一类的频谱分析、峰值探测和角度测量的运算量都非常大，较适合由DSP执行；另一类的频率调制、位置预测、频率匹配、位置追踪和群滤波都是较为简单的运算或控制功能，因此通常是由微控制处理器负责。此处为优化数据流，所以处理器工作的分配略有不同。