Ứng dụng Vị trí cảm biến
Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng (ACC) Trước
Hệ thống cảnh báo va chạm (CWS) Trước/ Bên
Hệ thống giảm thiểu va chạm (CMS) Trước/ Bên
Hệ thống phát hiện vật cản phía trước (VUD) Trước
Hệ thống cảnh báo điểm mù (BSM) Sau
Hệ thống hỗ trợ thay đổi làn đường (LCA) Sau
Hình 3.8 Vị trí của một số cảm biến radar trên xe
Cảm biến radar phía trước có công dụng hỗ trợ hệ thống phanh khẩn cấp AEB, hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng.
Cảm biến radar bên có công dụng hỗ trợ cảnh báo điểm mù BSM.
Cảm biến radar phía sau có công dụng hỗ trợ các hệ thống thay đổi làn đường.
3.2.3.2. Cảm biến radar tầm dài
Radar tầm dài (LRR) sử dụng tần số 77 GHz (thông thường dao động từ 76- 81GHz) cung cấp độ chính xác và độ phân giải tốt hơn so với radar tầm ngắn. Chúng được sử dụng để đo khoảng cách và tốc độ của các phương tiện khác khi đang di chuyển ngược hướng xe ô tô, đồng thời radar tầm dài còn giúp phát hiện các đối tượng trong phạm vi quan sát rộng hơn. Hệ thống radar tầm xa (LRR) cung cấp phạm vi quan sát từ 80m đến 200m hoặc lớn hơn.
Bảng 3.3 Thông số kĩ thuật của cảm biến radar tầm dài (LRR)
Tham số Nhỏ nhất Lớn nhất Đơn vị
Phạm vi 10 250 m
Năng lượng truyền tải 4 6 dBm
Phạm vị độ phân giải 5 10 m
Với tần số cao hơn, radar tầm dài có thể giảm kích thước và trọng lượng toàn hệ thống. Với kích thước bước sóng của tín hiệu 79 GHz bằng 1/3 so với hệ thống 24 GHz, tổng diện tích của ăng-ten 79 GHz sẽ chỉ bằng 1/9 của ăng-ten 24 GHz tương tự. Các nhà sản xuất có thể sử dụng các cảm biến nhỏ hơn, nhẹ hơn và ẩn chúng dễ dàng hơn để thiết kế xe hơi tốt hơn.
Ngoài việc giảm kích thước ăng ten, thì cũng tăng băng thông một cách đáng kể (gấp 3-4 lần khi chuyển từ 24 GHz lên 76 GHz). Với băng thông cao thì lượng dữ liệu truyền trong 1 phần tỉ giây đã rất lớn. Nhờ đó việc tính toán vị trí sẽ nhanh và chính xác hơn, các phép đo vận tốc có thể được cải thiện theo hệ số 3x. Chỉ với tần số 1 GHz, đã có tới 1 tỉ sóng mỗi giây. Khi xác định được thời gian phản hồi của sóng từ vật thể tới nhiều cảm biến khác nhau, bộ vi xử lý trung tâm sẽ tính được vị trí của vật thể nhờ phương pháp hình học.
Ngoài ra đối với radar tầm ngắn việc xác định nhiều đối tượng không thể phân biệt nếu chúng xuất hiện trong cùng một phạm vi và được hợp nhất thành một đối tượng ảo. Với băng thông lớn 4 GHz, có sẵn ở tốc độ 79 GHz, cho phép khả năng phân biệt mục tiêu tốt hơn. Cụ thể radar tầm dài 79 GHz sẽ mang lại hiệu suất tốt hơn gấp 20 lần về khả năng phân giải và độ chính xác so với radar tầm ngắn 24 GHz giúp phát hiện tốt hơn các đối tượng gần nhau.
Thử nghiệm so sánh giữa băng thông 1 GHz và 4 GHz cho thấy rõ rằng chỉ có giải pháp băng thông cao hơn mới có thể đo được hai đối tượng khác nhau, cách nhau gần 10 cm. Radar băng thông thấp hơn không thể phát hiện hai đối tượng khác nhau và cung cấp dữ liệu không chính xác cho người lái hoặc hệ thống lái tự động, dẫn đến quyết định sai. Nếu một người đàn ông và con chó của anh ta đang đi sát nhau và con chó đột nhiên nhảy lên đường, chỉ có radar băng thông rộng hơn (thử nghiệm bên phải) có thể phát hiện cả hai cách riêng biệt và cung cấp thông tin chính xác cho người lái xe hoặc hệ thống lái xe tự trị. Mặt khác, radar băng thông hẹp hơn (thử nghiệm bên trái) cung cấp thông tin sai hoặc gây nhầm lẫn, có thể dẫn đến một tai nạn thương tâm.
Hình 3.11 Độ phân giải của các băng thông
Tuy nhiên, tần số 24 GHz lại vẫn được sử dụng bởi tính “xuyên thấu” của nó. Băng tần 18–24 GHz (bước sóng 1.11–1.67 cm) nằm trong dải băng tần K-band. Dải tần này không bị hấp thu bởi nước, mưa, bông tuyết, nên được sử dụng để phát hiện những đám mây, khí tượng học. Đặc biệt, cảnh sát dùng để phát hiện người lái xe quá tốc độ. Súng radar K-band (súng bắn tốc độ) hoạt động ở 24,150 ± 0,100 GHz. Nhờ ưu thế này, tần số 24 GHz vẫn đang được sử dụng để chế tạo cảm biến Radar cho ô tô.
Hình 3.12 Tầm quét của các radar