基于IVS-179的礦用電機(jī)車防撞預(yù)警系統(tǒng)研究

蔡俊, 李楊, 王飛

(安徽理工大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，安徽 淮南 232001)

0 引 言

近年來，煤礦井下電機(jī)車追尾、相撞事故時(shí)常發(fā)生，為電機(jī)車安裝一套測(cè)距防撞預(yù)警系統(tǒng)可有效避免事故的發(fā)生。

以往系統(tǒng)大多采用紅外線、超聲波和激光等方式對(duì)前方電機(jī)車或行人進(jìn)行測(cè)距，達(dá)到預(yù)警目的，但受測(cè)距精度、測(cè)距范圍等條件影響，測(cè)距效果并不理想。

為有效解決上述問題，本文對(duì)基于IVS-179的礦用電機(jī)車毫米波雷達(dá)測(cè)距防撞預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行了研究。仿真結(jié)果表明系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測(cè)量出前方機(jī)車或行人距離。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：同向行駛機(jī)車，安全距離保持100 m以上且直行限速5 m/s、彎道2 m/s[1]。本系統(tǒng)的預(yù)警閥值設(shè)為100 m和50 m。當(dāng)機(jī)車前方100 m處出現(xiàn)障礙物時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，但障礙物也可能是岔路或信號(hào)桿，系統(tǒng)嵌入一中斷程序，司機(jī)可按中斷按鈕停止報(bào)警。若50 m處出現(xiàn)障礙物則再次報(bào)警并自動(dòng)減速、剎車。整個(gè)系統(tǒng)測(cè)距設(shè)計(jì)范圍可達(dá)200 m。

1 毫米波雷達(dá)測(cè)距原理

毫米波雷達(dá)的調(diào)制采用線性調(diào)頻方式(LFMCW)，經(jīng)調(diào)制后壓控振蕩器(VCO)輸出發(fā)射信號(hào)，其頻率隨三角波變化，大致如圖1所示?；夭ㄐ盘?hào)頻率也隨三角波變化，只是在時(shí)間軸上延遲Δt，其值大小與探測(cè)物距離L的關(guān)系可表示：Δt=2L/c，c為光速[2-3]。發(fā)射信號(hào)頻率f范圍為24～24.1 GHz，調(diào)制周期T為50 ms，采樣頻率Fs為100 MHz。由于電機(jī)車和行人的速度很小，只有幾米每秒，產(chǎn)生的多普勒頻移fd(單位Hz)相對(duì)中頻信號(hào)IF(單位MHz)很小，可忽略不計(jì)。

(1)

式中:v為目標(biāo)速度。

根據(jù)圖1三角關(guān)系得到式(2)，其中B為調(diào)制帶寬：