汽車防撞系統的研制與實現
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汽車防撞系統是一種可向司機預先發出視聽告警信號的探測裝置。通常它安裝在汽車上，能探測企圖接近車身的行人、車輛或周圍障礙物；能向司機及乘客提前發出即將發生撞車危險的信號，促使司機甚至撇開司機采取應急措施處理特殊險情，避免損失。當前，盡管各國都在研究防碰撞系統(國際上通常稱為主動安全系統)，但怎樣才能更好地解決虛警的問題，始終困擾著相關工作者。國際上的研究者通過大量的實驗研究，已經達成共識，若想有效地解決上述問題，防撞系統必須具有如下功能：
(1)必須具備測角能力，目標的方位角信息對于去除虛警是必不可少的；
(2)易于產生抗干擾性能強的復雜發射信號，配合實時高效的信號處理和目標檢測算法，用以去除虛警。
只有以上兩點緊密結合起來才能保證汽車防碰撞系統的可靠性。
1 TMC2023芯片和nRF24E1芯片特點介紹
TMC2032是一種新型的全數字相關器電路，其相關字長和相關門限可編程。該芯片是美國TRW公司近年推出的單片64位CMOS全數字相關器大規模集成電路，其內部有三個獨立時鐘的8位移位寄存器(隨機數據寄存器A、本地碼寄存器B和屏蔽碼寄存器M)；另外還有一個7位寄存器用來裝載預置的門限值。0～64之間任意長的隨機數據與本地碼經相關運算后，以三態緩沖的7位BCD編碼輸出，并與預置的門限值在比較器中比較，若相關值大于或等于門限值，則標志位由低變高。由于采用了先進的高速CMOS生產工藝，并行相關速率高達30MHz以上?？蓮V泛應用于同步、匹配濾波、誤碼檢測、記錄及條形碼識別中，尤其適合于雷達信號的識別。
nRF24E1是一種工作頻率可達到2.4GHz的無線射頻收發芯片，通道運算時間小于200μs，數據速率為1Mbps，不需要外接SAW濾波器，是目前世界首次推出的全球通用的低成本射頻系統級芯片。內部嵌有與8051兼容的微處理器和10位9輸入的A/D轉換器，可以在1.9V～3.6V之間的電壓下穩定工作；內部還嵌有電壓調整器和VDD電壓監視器。無線收發部分有與nRF2401同樣的功能，該功能由內部并行口和內部SPI啟動，每一個待發信號對于處理器來講都可以作為中斷進行編程，或者通過GPIO端口傳送給微處理器。芯片nRF24E1可以在世界公用的頻段范圍2.4～2.5GHz內實現無線通訊。收發部分包含有分頻器、放大器、調節器和兩個收發單元。輸出能量、頻段和其它射頻參數可通過射頻寄存器方便地編程調節。在發送模式下，電流消耗只有10.5mA；在接收模式下，電流消耗只有18mA，所以功耗相當低。
2 系統結構
整套信息采集系統由五套射頻發射與接收裝置組成，每套發射與接收部分的基本電路都是一樣的，這五 套收發裝置又與DSP中央處理器相連，中央處理器負責計算它們傳過來的數據，根據實際情況作出決策。
每套發射與接收裝置的結構如圖1所示。首先由以nRF24E1為核心的射頻發射電路產生高頻電磁波，然后由相關運算芯片TMC2032送來的調制信號對其進行調制，從而產生出與其它射頻收發單元不同的射頻信號，為接收做好充分準備。為了使電磁波信號能夠有足夠遠的傳播距離，還需要對調制后的信號進行放大，完成這個功能的電路是功放電路。最后把這樣的一個信號傳向空中。
圖1 射頻收發核心電路
3 收發單元的布置方案及計算原理
汽車在行駛的過程當中，對于前方的障礙物，要能夠判斷其相對于汽車的空間立體方位才能把前后、左右、上下的障礙物避開；而后面的障礙物，則只需判斷出其與汽車的前后及左右距離即可。所以采取在車前面安裝三個射頻收發系統，并且三套收發系統彼此之間呈垂直于水平面的三角形分布。在車后面則安裝兩套射頻收發系統，呈水平分布。整個收發系統的安裝如圖2所示。下面給出用射頻收發系統計算障礙物距離的簡單過程。
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