后裝FCWS的報(bào)警距離誤差測(cè)試研究

姚 波，董 雷，夏小均

(1.重慶車(chē)輛檢測(cè)研究院有限公司 國(guó)家客車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶 401122；2.汽車(chē)主動(dòng)安全測(cè)試技術(shù)重慶市工業(yè)和信息化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401122)

前撞預(yù)警系統(tǒng)(FCWS)可以分為前裝和后裝，前裝系統(tǒng)安裝一致性較高且經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格檢測(cè)；后裝系統(tǒng)更多依據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行安裝，往往性能穩(wěn)定性較差，系統(tǒng)報(bào)警距離檢測(cè)精度不高[1]。本文通過(guò)大量對(duì)比試驗(yàn)，研究了某型后裝FCWS的雷達(dá)安裝位置[2]、非線(xiàn)性誤差修正[3-4]、TTC(Time To Collision)閾值設(shè)定[5-6]等對(duì)FCWS性能的影響，以達(dá)到提高后裝FCWS性能的目的，為后裝FCWS的安裝調(diào)試提供參考。

1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)工況確定

由于雷達(dá)安裝位置、非線(xiàn)性誤差修正、TTC閾值設(shè)定等均是影響FCWS性能的關(guān)鍵因素[7]，因此制定以下7種樣品狀態(tài)作為試驗(yàn)工況，每次試驗(yàn)采取單一變量原則進(jìn)行。

1) 工況Ⅰ(原始狀態(tài))：雷達(dá)安裝高度為960 mm，系統(tǒng)設(shè)定的TTC報(bào)警閾值為3 s，未對(duì)FCWS雷達(dá)非線(xiàn)性誤差進(jìn)行修正，編號(hào)1。

2) 工況Ⅱ：雷達(dá)安裝高度從960 mm開(kāi)始每次提高10 mm，提高4次，分別對(duì)應(yīng)編號(hào)1～4。

3) 工況Ⅲ：雷達(dá)安裝高度從960 mm開(kāi)始每次降低10 mm，降低4次，分別對(duì)應(yīng)編號(hào)1～4。

4) 工況Ⅳ：設(shè)定的TTC報(bào)警閾值從3 s開(kāi)始每次增加0.5 s，增加8次，分別對(duì)應(yīng)編號(hào)1～8。

5) 工況Ⅴ：設(shè)定的TTC報(bào)警閾值從3 s開(kāi)始每次減小0.5 s，減小4次，分別對(duì)應(yīng)編號(hào)1～4。

6) 工況Ⅵ：將自車(chē)車(chē)頭緊貼目標(biāo)車(chē)車(chē)尾，自車(chē)每次倒退一定距離，對(duì)雷達(dá)報(bào)警距離進(jìn)行一次標(biāo)定，直至達(dá)到雷達(dá)最大有效識(shí)別距離范圍為止，供應(yīng)商通過(guò)標(biāo)定數(shù)據(jù)對(duì)雷達(dá)的非線(xiàn)性誤差進(jìn)行修正，編號(hào)1。

7) 工況Ⅶ：雷達(dá)安裝在上述試驗(yàn)過(guò)程中的最佳高度位置，TTC設(shè)定為上述試驗(yàn)過(guò)程中的最佳閾值，并參照6)中方法對(duì)FCWS雷達(dá)的非線(xiàn)性誤差進(jìn)行修正，編號(hào)1。

以上每種工況編號(hào)的試驗(yàn)均進(jìn)行7次，其中FCWS的雷達(dá)調(diào)頻方式為調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)，雷達(dá)工作頻段為77 GHz。

1.2 測(cè)試方法

報(bào)警距離誤差測(cè)試需在車(chē)輛行駛中進(jìn)行。自車(chē)以V=(20±2) m/s的速度從目標(biāo)車(chē)后方100 m處行駛，目標(biāo)車(chē)在自車(chē)的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)。在自車(chē)靠近目標(biāo)車(chē)過(guò)程中，F(xiàn)CWS會(huì)觸發(fā)報(bào)警，假設(shè)此時(shí)FCWS的雷達(dá)報(bào)警距離為d1，使用陀螺儀實(shí)際測(cè)得的目標(biāo)距離為d2，如圖1所示，則報(bào)警距離誤差δ公式為式(1)[8]。

圖1 報(bào)警距離誤差測(cè)試方法示意圖

δ=|d1-d2|/d2×100%

(1)

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

參照J(rèn)T/T 883—2014[9]對(duì)1.1中的各工況進(jìn)行試驗(yàn)，部分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 FCWS的雷達(dá)報(bào)警距離d1/陀螺儀實(shí)測(cè)距離d2 m

根據(jù)表1中的d1、d2結(jié)果以及式(1)，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的報(bào)警距離誤差如圖2、圖3和圖4所示。

圖2 工況I、Ⅱ和Ⅲ的報(bào)警距離誤差

圖3 工況Ⅰ、IV和V的報(bào)警距離誤差

圖4 工況Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ報(bào)警距離誤差

2.1 雷達(dá)安裝高度對(duì)FCWS報(bào)警距離誤差的影響

由圖2可知，在工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，隨著雷達(dá)安裝高度h的增加，雷達(dá)報(bào)警距離誤差呈現(xiàn)先減小后增大趨勢(shì)，雷達(dá)安裝高度為980 mm時(shí)，F(xiàn)CWS的報(bào)警距離誤差較小(工況誤差均值為0.86%)。即表1中工況Ⅶ的雷達(dá)安裝高度為980 mm。

2.2 TTC報(bào)警閾值對(duì)FCWS報(bào)警距離誤差的影響

由圖3可知，在工況Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ中，隨著FCWS設(shè)定的TTC閾值t的增加，雷達(dá)報(bào)警距離誤差呈現(xiàn)先減小后增大趨勢(shì)，TTC閾值設(shè)置為3～6 s左右時(shí)，F(xiàn)CWS報(bào)警距離誤差較小。當(dāng)TTC閾值設(shè)置為5 s時(shí)，F(xiàn)CWS的報(bào)警距離誤差較小(工況誤差均值為11.6%)。即表1中工況Ⅶ的FCWS設(shè)定的TTC閾值為5 s。

2.3 雷達(dá)的非線(xiàn)性誤差對(duì)FCWS報(bào)警距離誤差的影響

為考察雷達(dá)的非線(xiàn)性誤差對(duì)FCWS報(bào)警距離誤差的影響，對(duì)工況Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ這3種工況的7次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，其報(bào)警距離誤差如圖4所示,這3種工況的標(biāo)準(zhǔn)差為0.038 4、0.010 8、0.011 0。

結(jié)合兩者可知，對(duì)雷達(dá)的非線(xiàn)性誤差進(jìn)行修正可以減小FCWS系統(tǒng)的報(bào)警距離誤差；通過(guò)同時(shí)將雷達(dá)安裝高度調(diào)整到合適位置、對(duì)系統(tǒng)TTC閾值進(jìn)行合理設(shè)置和對(duì)雷達(dá)的非線(xiàn)性誤差進(jìn)行修正可以更好地提升FCWS的性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章研究了FCWS雷達(dá)安裝位置、TTC閾值設(shè)定、非線(xiàn)性誤差修正等因素對(duì)于該型FCWS報(bào)警距離誤差的影響，提出系統(tǒng)的報(bào)警距離誤差優(yōu)化方案。下一步研究可以考慮將圖像與FMCW雷達(dá)進(jìn)行信息融合[10-11]，探究對(duì)于FCWS報(bào)警距離檢測(cè)誤差的影響因素。