可随时锁定F22,日立开发出毫米波雷达绝对速度

作者: 车型图库  发布:2019-09-22

图片 1 新款毫米波雷达

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。

经过多年的技术进步和大量工程经验积累,制约大功率毫米波芯片应用于T/R模块的技术难题在我国也已经得到了全面解决,小型化、大功率、高集成度的毫米波T/R模块在我国弹载共形相控阵系统上已经开始得到全面应用,大幅度提高我国弹载相控阵导引头的探测距离和反隐身能力。初步试验证明,毫米波共形阵雷达导引头能够实时探测40公里外小雷达截面积的超音速隐身目标,还可满足未来空战中攻击高速、大机动( 典型值在20g以上的无人战斗机) 目标的要求,可以称得上是新一代“杀手锏“。(作者署名:高科技前沿观察)

由于毫米波雷达可探测出前方障碍物,因此可用于预防碰撞安全系统和巡航控制系统的传感器。新款毫米波雷达2008年9月以后将配备到在日本国内外销售的汽车上。(记者:栉谷 沙江子)

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换成硅及硅锗。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。

军事观察家根据国内外公开资料推测,我国在研制成功“霹雳”10型国产红外成像第四代近距格斗空空导弹之外,或已研制成功采用毫米波技术的共形有源相控阵雷达制导中距空空导弹,技术指标领先AIM-120C5一代。有源相控阵雷达天线是当今最具挑战性的应用,弹载共形阵雷达天线技术难度更大。平面阵天线技术是目前有源机载雷达的主流,如欧洲三国 联合研制的机载多任务固态有源相控阵雷达——AMSAR(阵面直径为600毫米,T/R收发模块数量为1000个),其采用的就是平面阵天线。我国中电科14所为“枭龙”升级版战机研制的KJL-7A有源相控阵雷达(阵面直径为600毫米,T/R收发模块数量超过1000个)也是采用的平面阵天线。与机载平面有源相控阵雷达天线相比,由于空空导弹弹体空间太小,弹载平面相控阵雷达天线的总面积反而要小于普通的盘形天线,大幅削弱了有源相控阵雷达的优势。

日本电装宣布开发出了体积比原款减小一半、成本大幅削减的毫米波雷达。使用高性能信号处理技术,通过减少天线的接收信道数,实现了天线和收发元件的小型化。通过连接天线和收发元件,将传送电波的导波管和收发天线融为一体,实现了产品的小型化和低成本化。

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。

同时为了提高对隐形目标的发现率,下一代中距空空导弹采用了毫米波这种较高的雷达频率,而该波段的单个T/R模块很难将功率做的很大,这也是世界各军事强国有源相控阵弹载技术迟迟得不到应用的主要原因。而共形相控阵则完美解决了这一难题。共形相控阵弹载雷达天线不仅实现了更大角度范围的雷达波束扫描,更优的结构稳定性(使导弹的机动过载性能进一步提高),更好的空气动力学性能和更小的雷达散射截面积,更为重要的是 ,共形相控阵雷达导引头的大功率毫米波T/R模块数量可远远多于同直径的平面阵天线,其叠加的大功率为有效发现隐身目标创造了更加有利的条件。

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。

在最近发生的南亚国家局部冲突中,两国空中战机间的激烈对抗是其中最吸引人眼球的,已成为世界各国新闻媒体的报道焦点。据国外媒体披露,巴基斯坦用主动雷达制导中距空空导弹击落了某南亚大国装备的米格系战机。也有消息称,我友好邻邦购买的美制F-16“战隼”战斗机也参与了空战,并向对方发射了美制AIM-120C5主动雷达制导中距空空导弹,但具体战果不明。这些事例充分说明未来空战的胜利大多是由超视距作战获得,可以说谁拥有更先进的超视距空空导弹武器,谁就可能先发制人,成为未来天空的主宰。然而未来战场上的主力机型将很可能是类似美国F- 22、F-35的战斗机,这些飞机有较好的隐身能力和强大的综合电子对抗能力,类似“闪电”10,AIM-120C5之类的中距空空导弹很有可能已无法对其进行有效攻击,我军必须“未雨绸缪 ”,及时进行新一代中/远距空空导弹的研究。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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的转速传感器相同的水平,力争2011年前后达到实用水平。

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