后装FCWS的报警距离误差测试研究

姚 波，董 雷，夏小均

(1.重庆车辆检测研究院有限公司 国家客车质量监督检验中心，重庆 401122；2.汽车主动安全测试技术重庆市工业和信息化重点实验室，重庆 401122)

前撞预警系统(FCWS)可以分为前装和后装，前装系统安装一致性较高且经过了严格检测；后装系统更多依据用户需求进行安装，往往性能稳定性较差，系统报警距离检测精度不高[1]。本文通过大量对比试验，研究了某型后装FCWS的雷达安装位置[2]、非线性误差修正[3-4]、TTC(Time To Collision)阈值设定[5-6]等对FCWS性能的影响，以达到提高后装FCWS性能的目的，为后装FCWS的安装调试提供参考。

1 试验方案设计

1.1 试验工况确定

由于雷达安装位置、非线性误差修正、TTC阈值设定等均是影响FCWS性能的关键因素[7]，因此制定以下7种样品状态作为试验工况，每次试验采取单一变量原则进行。

1) 工况Ⅰ(原始状态)：雷达安装高度为960 mm，系统设定的TTC报警阈值为3 s，未对FCWS雷达非线性误差进行修正，编号1。

2) 工况Ⅱ：雷达安装高度从960 mm开始每次提高10 mm，提高4次，分别对应编号1～4。

3) 工况Ⅲ：雷达安装高度从960 mm开始每次降低10 mm，降低4次，分别对应编号1～4。

4) 工况Ⅳ：设定的TTC报警阈值从3 s开始每次增加0.5 s，增加8次，分别对应编号1～8。

5) 工况Ⅴ：设定的TTC报警阈值从3 s开始每次减小0.5 s，减小4次，分别对应编号1～4。

6) 工况Ⅵ：将自车车头紧贴目标车车尾，自车每次倒退一定距离，对雷达报警距离进行一次标定，直至达到雷达最大有效识别距离范围为止，供应商通过标定数据对雷达的非线性误差进行修正，编号1。

7) 工况Ⅶ：雷达安装在上述试验过程中的最佳高度位置，TTC设定为上述试验过程中的最佳阈值，并参照6)中方法对FCWS雷达的非线性误差进行修正，编号1。

以上每种工况编号的试验均进行7次，其中FCWS的雷达调频方式为调频连续波(FMCW)，雷达工作频段为77 GHz。

1.2 测试方法

报警距离误差测试需在车辆行驶中进行。自车以V=(20±2) m/s的速度从目标车后方100 m处行驶，目标车在自车的检测区域内。在自车靠近目标车过程中，FCWS会触发报警，假设此时FCWS的雷达报警距离为d1，使用陀螺仪实际测得的目标距离为d2，如图1所示，则报警距离误差δ公式为式(1)[8]。

图1 报警距离误差测试方法示意图

δ=|d1-d2|/d2×100%

(1)

2 试验结果分析

参照JT/T 883—2014[9]对1.1中的各工况进行试验，部分试验结果见表1。

表1 FCWS的雷达报警距离d1/陀螺仪实测距离d2 m

根据表1中的d1、d2结果以及式(1)，计算得到对应的报警距离误差如图2、图3和图4所示。

图2 工况I、Ⅱ和Ⅲ的报警距离误差

图3 工况Ⅰ、IV和V的报警距离误差

图4 工况Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ报警距离误差

2.1 雷达安装高度对FCWS报警距离误差的影响

由图2可知，在工况Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中，随着雷达安装高度h的增加，雷达报警距离误差呈现先减小后增大趋势，雷达安装高度为980 mm时，FCWS的报警距离误差较小(工况误差均值为0.86%)。即表1中工况Ⅶ的雷达安装高度为980 mm。

2.2 TTC报警阈值对FCWS报警距离误差的影响

由图3可知，在工况Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ中，随着FCWS设定的TTC阈值t的增加，雷达报警距离误差呈现先减小后增大趋势，TTC阈值设置为3～6 s左右时，FCWS报警距离误差较小。当TTC阈值设置为5 s时，FCWS的报警距离误差较小(工况误差均值为11.6%)。即表1中工况Ⅶ的FCWS设定的TTC阈值为5 s。

2.3 雷达的非线性误差对FCWS报警距离误差的影响

为考察雷达的非线性误差对FCWS报警距离误差的影响，对工况Ⅰ、Ⅵ、Ⅶ这3种工况的7次试验结果进行对比分析，其报警距离误差如图4所示,这3种工况的标准差为0.038 4、0.010 8、0.011 0。

结合两者可知，对雷达的非线性误差进行修正可以减小FCWS系统的报警距离误差；通过同时将雷达安装高度调整到合适位置、对系统TTC阈值进行合理设置和对雷达的非线性误差进行修正可以更好地提升FCWS的性能。

3 结束语

文章研究了FCWS雷达安装位置、TTC阈值设定、非线性误差修正等因素对于该型FCWS报警距离误差的影响，提出系统的报警距离误差优化方案。下一步研究可以考虑将图像与FMCW雷达进行信息融合[10-11]，探究对于FCWS报警距离检测误差的影响因素。