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日立开发出毫米波雷达绝对速度传感器技术

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浏览 次【字号 】 发布时间:2014-5-19 打印本页

日立制作所开发出了使用毫米波雷达的小型绝对速度(准确地说是对地速度)传感器。绝对速度传感器能够以非接触方式测量相对于地面的速度,因此在四轮锁死状态下也可获得速度。此外还开发出了转弯时与方向盘操舵量联动、适当实施制动,提高舒适性的制动控制技术。

该传感器向地面照射76GHz频带的毫米波,并接收其反射波。根据多普勒效应生产的频率差来测量车辆的对地速度。目标是将成本控制到与ABS(防抱死系统)的转速传感器相同的水平,力争2011年前后达到实用水平。

目前的车辆通过测量和比较四轮的转速,当检测到四轮中只有一个轮的转速下降时,就会判断为这一车轮开始被锁死。但随着打滑的车轮增至两个、三个,车速的测量难度就会加大。如果四轮都出现打滑情况,就会失去参照基准,系统会变得不知所措。

通过使用此次的新型传感器,即使在四轮锁死状态下,也可测量速度。可应用于稳定车辆动作的控制等领域。

新开发的传感器通过将毫米波雷达的收发电路和天线集成到一枚芯片上实现了小型化。包括天线在内,收发部分的芯片为2.7×1.3mm。收发芯片与透镜等组合的传感器元件为6.5×4.4×6.0mm,车载单元的试制品为53×71×65mm。

原来的车载毫米波雷达用于前方车辆追踪功能以及预防碰撞安全系统,要求具备可对前方100m处的车辆进行检测的性能。而新型传感器则限定用于车速测量目的,因此采用了电波向数m处的地面照射的简单原理。

新型传感器与原来的毫米波雷达相比简化了功能,实现了对发送电路和接收电路的整合。另外,原来的毫米波雷达为了防止高频信号在传感器元件内部发生共振,采用了基于金属及陶瓷的专用模块结构。新型传感器是通过与家电半导体同样的树脂封装。

为了能够高效接收由地面反射的毫米波,还采用了树脂制成的球状透镜。该公司表示,通过上述小型化和树脂化设计,可大幅降低传感器的制造成本。

新型传感器不仅能够用于车辆控制,而且还可在易滑路面发挥缩短制动距离的作用。比如,在用于ABS时,可将车轮的锁死控制在最低限度,从而实现制动距离的缩短。

将新型传感器安装到车辆上实际测量的结果表明,误差控制在了约2%,与光学式测量仪器为同等水平。另外还证实,在砂砾、铺装及积雪等道路上也具有良好的实用性能。

为了降低毫米波雷达的成本,业界曾研究过将高频电路的材料从现在的砷化镓(GaAs)换成硅(Si)及硅锗(SiGe)。此次的传感器仍然使用传统的砷化镓,采取了不同于更换材料降低成本的措施。

日立着眼于加加速度(加速度的时间变化率)这一最接近乘客能否感到摇晃的参数,开发出了加加速度最小的制动操作控制技术。采用该技术时,转向最终还是由驾驶员来操控,是一种根据操舵速度实施适当制动的控制。定位于面向将来的线控制动的手段。

追求舒适的制动控制

新型制动控制是通过分析熟练驾驶员的驾驶状况实现的。使用该控制,在转弯时可减少驾驶员向前及猛然横向移动的情况,使舒适性得以提高。另外,还可减少无用的制动,提高燃效。而且车辆姿态稳定,安全性也得到增强。 通过对熟练驾驶员及技术一般的驾驶员的驾驶特点进行比较,日立将着眼点放在了转向与制动的关系上。

熟练驾驶员通常在进行转向操纵的同时实施制动。这时就会向驾乘者同时施加横向和前后方向的加速度,从而使驾乘者头部的运动轨迹象划圆圈一样。此时除了前后的加加速度较小之外,加速度也是前后和横同时施加的,因此驾乘者的舒适性较高。

而技术一般的驾驶员则不同,在转弯时很难使制动和转向操作的时机合拍。因此,前后和左右的加速度是在不同时机发生的,降低了乘坐的舒适性。



(来源:现代实验室网)

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