1、引言隨著人民經(jīng)濟(jì)水平的提高，汽車已經(jīng)是我們生活中不可或缺的產(chǎn)品。隨之而來的是交通事故的增加和人民財(cái)產(chǎn)的損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，交通事故中汽車相撞事故占有很大的比例。為了減少這種損失，設(shè)計(jì)一種能夠提前預(yù)知前方行駛車輛的速度和距離的安全避撞裝置是非常必要的。1毫米波雷達(dá)測距原理及速度和距離的中頻信號實(shí)時頻譜分析防撞系統(tǒng)主要是預(yù)測前方未知物的距離和行駛速度，對汽車的速度和距離綜合分析后，超過安全尺度則給駕駛員提示和報(bào)警。如今普遍適用的智能測距主要有超聲波測距、激光測距和毫米波雷達(dá)測距。汽車防震系統(tǒng)如今普遍使用的智能測距方式主要有超聲波測距、激光測距和毫米波雷達(dá)測距。雷達(dá)測距是利用目標(biāo)對電磁波的反射來測定

2、障礙物的位置。毫米波是指波長在1cm 以下，頻率在30GHz300GHz的電磁波。對于車載雷達(dá)一般選用60GHz ，120GHz ，180GHz 波段。其特點(diǎn)是波長短，穿透能力強(qiáng)，幾乎不受氣象條件的影響，而且探測性能穩(wěn)定，實(shí)時性強(qiáng)。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用毫米波雷達(dá)測距。毫米波雷達(dá)測距原理：毫米波雷達(dá)測距方式主要有連續(xù)波雷達(dá)測距和脈沖雷達(dá)測距。脈沖雷達(dá)測距和脈沖激光測距的原理相同，主要是通過測量發(fā)射和接受之間的時間差T 來計(jì)算距離L （見圖1）。L =1cT 圖1脈沖雷達(dá)測距原理圖脈沖雷達(dá)測距原理簡單，但在具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，脈沖測距存在一定難度。由于脈沖測距需在很短的時間內(nèi)發(fā)射大功率的信號脈沖，通過

3、脈沖信號控制雷達(dá)的壓控振蕩器(VoltageControned Oscillat VCO 從低頻瞬時跳變到高頻，因此它在硬件結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，造價高。此外，由于目標(biāo)的回波與發(fā)射信號一般會有60100dB的衰減，在對回波信號進(jìn)行放大處理之前，應(yīng)將其與發(fā)射信號進(jìn)行嚴(yán)格的隔離，否則回波信號的放大器則會因?yàn)榘l(fā)射信號的竄入而飽和。為了避免發(fā)射信號竄入接收信號中，需進(jìn)行技術(shù)處理，從而導(dǎo)致硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性增加，產(chǎn)品造價高。故在車用領(lǐng)域，脈沖測距運(yùn)用較少。連續(xù)波雷達(dá)測距是調(diào)頻連續(xù)波(FMCW 測距方式。該種雷達(dá)結(jié)構(gòu)較簡單，其基本原理是雷達(dá)天線發(fā)射連續(xù)的調(diào)頻信號（一般為連續(xù)三角形波），當(dāng)遇到前方障礙物時，會產(chǎn)生與

4、發(fā)射信號有一定延時的回波，通過雷達(dá)天線接收回波信號，并將發(fā)射信號和接收信號進(jìn)行混頻處理，混頻后的結(jié)果可用其差拍信號間相差來表示雷達(dá)與目標(biāo)的距離，把對應(yīng)的脈沖信號經(jīng)微處理器處理計(jì)算可得到距離數(shù)值，再根據(jù)差頻信號相差與相對速度關(guān)系，計(jì)算出目標(biāo)對雷達(dá)的相對速度。假設(shè)發(fā)射的中心頻率為f 0，B 為頻帶寬度，T 為掃頻周期，調(diào)制信號為三角波，c 為光速，R 和V 分別為目標(biāo)的相對距離和相對速度。在發(fā)射信號的上升段和下降段，中頻輸出信號可以表示為（見圖2）:圖2連續(xù)波雷達(dá)測距圖f +=4B R -2f 0v , f -=4B R +2f 0v ，R =f +f -Tc , v =f -f +c 0從上式可

5、以看出，目標(biāo)的速度和距離都和中頻信號相關(guān)。為了獲得目標(biāo)的信息必須對中頻信號進(jìn)行實(shí)時頻譜分析，其方法主要是運(yùn)用快速傅立葉變換（FTT ）。對于單目標(biāo)來說，快速傅立葉變換能夠直接得到f -和f +，求得目標(biāo)的速度和距離。2汽車防撞系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括：收發(fā)天線，毫米波信號發(fā)生器，中頻放大器，混頻器，壓控振蕩器，藍(lán)牙模塊和處理器。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖見圖3。當(dāng)系統(tǒng)啟動后，系統(tǒng)不斷的向外發(fā)射毫米波，探測前方是否有障礙物。當(dāng)有障礙物時，接收天線接收反射的回波，經(jīng)過混(下轉(zhuǎn)第12頁基于毫米波雷達(dá)測距的汽車防撞系統(tǒng)研究廖術(shù)娟，劉然，崔德琦(西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，四川成都611756摘要：預(yù)知前

6、方行駛車輛的速度和距離的安全避撞裝置可以提前預(yù)警以達(dá)到安全避撞的目的。運(yùn)用毫米波雷達(dá)測距原理獲得目標(biāo)的速度和距離， 并進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì) ，實(shí)現(xiàn)對汽車防震系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：毫米波；雷達(dá)測距；汽車防震doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2010.10.00510頻器、中頻放大器和A/D轉(zhuǎn)換器輸入處理器，從而得出目標(biāo)的行駛速度和距離。通過對速度和距離的分析，判斷是否安全，如果不安全則把速度和距離通過藍(lán)牙模塊傳送到駕駛員的手機(jī)上，引起駕駛員注意，達(dá)到提前預(yù)警的目的。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)：系統(tǒng)首先初始化，包括處理器和藍(lán)牙模塊以及外圍器件如A/D轉(zhuǎn)化器的初始化，系統(tǒng)處于正常工

7、作狀態(tài)時，提取A/D轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)，然后通過處理器的分析處理，得到前方物體的距離和速度信息，從而判斷是否安全，其工作流程圖見圖4。應(yīng)用程序編程語言采用C 語言，有效地提高系統(tǒng)的實(shí)時性、準(zhǔn)確性。3結(jié)論針對連續(xù)波雷達(dá)測距是調(diào)頻連續(xù)波(FMCW 測距方式，分析目標(biāo)的速度和距離都和中頻信號相關(guān)，并運(yùn)用快速傅立葉變換能夠直接得到f -和f +，求得目標(biāo)的速度和距離。通過設(shè)計(jì)防撞系統(tǒng)的汽車防撞系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖和工作流程圖，并進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。該防撞系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地測量出行駛中汽車的速度和前方障礙物的距離，為駕駛?cè)藛T提供準(zhǔn)確的判斷信息或者在駕駛?cè)藛T還未發(fā)現(xiàn)障礙物時，提前預(yù)警以達(dá)到安全避撞的目的。好的

8、傳遞，確保了黏結(jié)面不會發(fā)生剝離。5碳纖維片加固補(bǔ)強(qiáng)的方法抗裂縫補(bǔ)強(qiáng)：沿裂縫的垂直方向粘貼?？辜粞a(bǔ)強(qiáng)：粘貼時與地面保持U 型環(huán)包，或者在梁的兩個側(cè)面豎直進(jìn)行，這就相當(dāng)于使抗剪箍筋加強(qiáng)了?？箯澭a(bǔ)強(qiáng)：碳纖維片貼在受拉的一側(cè)。剪力墻補(bǔ)強(qiáng)：在剪力墻單面或雙面沿抗剪配筋方向粘貼碳纖維片。柱狀中心受壓構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)：柱中心環(huán)包粘貼。6碳纖維片加固補(bǔ)強(qiáng)的施工要點(diǎn)施工中，碳纖維片不能被彎折或碰撞，以免出現(xiàn)碳纖維斷絲，這是因?yàn)樘祭w維絲很脆、很細(xì)，斷絲很容易；碳纖維片縱向接頭，搭接的地方要與構(gòu)件應(yīng)力的最大區(qū)段分開，而且要搭接一定的距離，多層粘貼進(jìn)行時，在同一個部位不可以進(jìn)行各層的搭接，而且層間也要錯開一定的距離；粘貼碳纖

9、維片要平整密實(shí)，不能出現(xiàn)翹邊或空鼓；粘貼碳纖維片的混凝土結(jié)構(gòu)表面要處理密實(shí)平整。露鋼筋的要防銹、除銹，對混凝土裂縫要做一定的處理。要打磨平整粘貼表面，拐角處直徑要打磨成具有一定長度的圓角，同時要保持表面的干燥、清潔；根據(jù)施工的氣候條件和不同的溫度情況進(jìn)行環(huán)氧膩?zhàn)印⒌讓油苛?、黏結(jié)用環(huán)氧樹脂等的不同型號的選擇；能夠在不斷有震動的交通中進(jìn)行施工作業(yè)。振動對試件的負(fù)載情況不會在碳纖維片黏結(jié)在混凝土黏結(jié)劑固化過程中發(fā)生任何負(fù)面影響。7碳纖維片加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)建議在實(shí)際工程中，加固構(gòu)件屬于二次受力。如果原結(jié)構(gòu)有較小的受力，可以簡單的考慮一個共同的工作系數(shù)，以方便設(shè)計(jì)，如果原結(jié)構(gòu)有較大的受力，那么要先計(jì)算加固前

10、構(gòu)件截面上鋼筋的應(yīng)力、混凝土，然后按照平截面假定分析計(jì)算；碳纖維片加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土構(gòu)件是一種新技術(shù)，碳纖維片的強(qiáng)度取值要在廠家提供的設(shè)計(jì)值上乘以一定的折減系數(shù)；用厚度較小的碳纖維片加固鋼筋混凝土梁時要求梁的高度提高小，因此要進(jìn)行剛度的驗(yàn)算；為了確保碳纖維片充分發(fā)揮其強(qiáng)度，要盡可能避免發(fā)生黏結(jié)破壞。黏結(jié)用膠要選擇有可靠性能的，對加固構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度也有一定的要求，端部要有一定的錨固措施，而且盡可能的讓錨固長度大一些；碳纖維片加固構(gòu)件時，要特別注重施工的質(zhì)量，否則就會對加固的效果發(fā)生很大的影響，同時纖維片的端部要考慮錨固措施。8結(jié)語總之，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，交通量日益增加，過去修的鋼筋混凝土橋梁很多都已經(jīng)無法滿足今天的需求，很多都已經(jīng)出現(xiàn)了這樣那樣的病害，而對舊橋梁進(jìn)行加固又是比較復(fù)雜的工程，同時也需要一種重要的材料在加固中運(yùn)用，碳纖維由于其特有的特性和品質(zhì)、成熟的應(yīng)用環(huán)境，其價格在逐漸下降，而且碳纖維補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)具有明顯的符合實(shí)際條件的優(yōu)越性，在橋梁加固中越來越受到人們的關(guān)注，相信今后的橋梁加固中，碳纖維將廣泛被應(yīng)用，為我國的橋梁建設(shè)提供良好的材料，為我國小康社會的建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：1楊紅. 病險(xiǎn)水工程碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)M.北京：水利水電出版社，2008.1.2張勁泉，王文濤. 橋梁檢測與加固手冊M.北京：人民交通出版社