線性調(diào)頻擴頻技術(shù)在車輛遠程控制上的應用分析論文

時間：2024-09-15 08:24:35 其他類論文我要投稿

　　隨著汽車保有量的增加、消費者對舒適性的追求，對遠距離尋車、車輛信息(包括油量、車輛狀況等)及時獲取等車輛遠距離控制功能提出了新的要求，并逐漸得到了各大車廠的關(guān)注。目前工作于315/433 MHz頻段的遙控系統(tǒng)，因工作距離短、通信速率低、單向通信等特點，不能滿足用戶這方而的需求�；贑PS全球定位系統(tǒng)定位、3G通信的Telematics車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在室內(nèi)停車場、3G無覆蓋的區(qū)域也無能為力。

線性調(diào)頻擴頻技術(shù)在車輛遠程控制上的應用分析論文

　　線性調(diào)頻擴頻技術(shù)，國內(nèi)外的研究一直局限在雷達領(lǐng)域，隨著美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)制定了民用公共安全、工業(yè)、科學與醫(yī)療和業(yè)余無線電采用擴頻通信的標準和規(guī)范，目前廣泛用于物流管控，工業(yè)監(jiān)測和控制，醫(yī)療，安全網(wǎng)絡，人員和設備定位，以及汽車自主駕駛的局部定位等領(lǐng)域。

　　木文提出的車輛遠程控制方案，工作于全球適用的2.4 GHz ISM頻段(工業(yè)、科學和醫(yī)用頻段)，通過線性調(diào)頻擴頻技術(shù)，有效控制距離超過300 m ,能實現(xiàn)遠程遙控、信息交互，結(jié)合加速度傳感器可以實現(xiàn)包括車輛定位等多種車輛控制功能。

　　1 CSS線性調(diào)頻擴頻測距技術(shù)

　　采用電磁波測距受環(huán)境影響小，能全天候工作，而且電磁波還具有通信功能，使系統(tǒng)設計更簡潔�；贑SS技術(shù)的測距方法，具有測距精度高、不受多徑效應的影響、通信穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等優(yōu)點。

　　1.1線性調(diào)頻信號

　　Chirp信號是一種擴頻信號，在一個信號周期內(nèi)表現(xiàn)出線性調(diào)頻的特性，具有很強的自相關(guān)性，在求自相關(guān)提取信號時具有很好的抗干擾能力，消除了多徑效應的影響。線性調(diào)頻信號時域圖。圖1中，橫軸是時間，縱軸是頻率。接收數(shù)據(jù)時，利用了脈沖壓縮理論，匹配濾波可以在很短的時間內(nèi)獲得很大的能量，接收機通過對能量的捕獲能夠把數(shù)據(jù)符號提取出來。線性調(diào)頻信號經(jīng)過脈沖壓縮之后的窄脈沖信號。

　　1.2 2次測距法(TWR, Two Way Ranging)

　　當2個節(jié)點的時鐘不同步時，運用2次測距法(TWR)能精確地測出兩者之間的距離。

　　2遠程控制系統(tǒng)設計

　　遠程控制系統(tǒng)由兩部分組成:手持的遙控器和安裝在車上的控制器。圖4、圖5分別是遙控器的系統(tǒng)框圖、示意圖。遙控器由電源模塊、通信模塊、顯示模塊、單片機、按鍵、加速度計、振動電動機等組成�？刂破鞯南到y(tǒng)框圖，由電源模塊、單片機、通信模塊、IO輸入輸出模塊等組成。

　　采用Nanotron公司的NASTRI作為通信收發(fā)芯片[}z,al，工作于2.4 GHz ISM頻段，采用CSS擴頻技術(shù)，具有測距功能，硬件支持頻分多址FDMA，帶有3個非疊加頻率通道和7個疊加通道，支持125 k2M飾S的可配通信速率。

　　3車輛定位

　　只要能確定d1，d2,d3，就能根據(jù)余弦定理計算出相對角度，從而知道控制器所在車輛相對于遙控器的角度和距離。在B點，遙控器通過測距功能確定車輛的相對距離，但還不能確定車輛的相對方位，因為存在左右對稱的2個位置。此時偏離前進方向走動，到C點時，遙控器就能確定車輛方位了。

　　4車輛遠程遙控

　　本系統(tǒng)支持雙向通信，通信速率在125 k2 Mbps可配置，通信距離大于300 m，能實現(xiàn)RISE功能和車輛與遙控器間信息交互功能。在有效通信范圍內(nèi)，系統(tǒng)都能遙控解鎖上鎖，并能通過設置RISE的有效工作范圍，解決因誤按動作帶來的安全問題。

　　以遙控解鎖為例說明，具體步驟如下。

　　1)按下遙控器中的Unlock鍵。

　　2)遙控器向控制器發(fā)出測距請求。

　　3)控制器收到信息之后，發(fā)送測距響應。

　　4)遙控器將測量得的距離與設定門限(假設:50 m)比較，如果大于50 m，在顯示屏上提示遙控超出距離。如果小于等于50 m，遙控器發(fā)送解鎖命令給控制器。

　　5)控制器收到解鎖信息，驗證遙控器的有效性。

　　6)確認遙控器有效之后，發(fā)出解鎖命令，并發(fā)送解鎖結(jié)果給遙控器。

　　7)遙控器收到控制器發(fā)送的信息，并在顯示屏上提示車輛已解鎖。5車輛信息遠程交互

　　本系統(tǒng)的通信距離大于300 m，在有效通信范圍內(nèi)，實現(xiàn)基于無線雙向通信的信息交互。如:可以在進入車輛前控制空調(diào)，調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度;調(diào)節(jié)座椅、轉(zhuǎn)向盤等個性化設置;能獲得一些車輛的信息，如電池電壓、車內(nèi)外溫度等;在車輛有突發(fā)情況時，發(fā)送信息給遙控器，遙控器通過振動電動機警示。

　　以獲得車輛電池電壓信息為例，具體步驟如下。

　　1)在遙控器中選中車輛信息中的電池電壓選項，遙控器向控制器發(fā)送獲取電池電壓請求。 2)控制器收到請求后，驗證遙控器的有效性。

　　3)確認遙控器有效性之后，控制器計算電池的電壓，并把結(jié)果發(fā)送給遙控器。

　　4)遙控器收到電池電壓值后，顯示在顯示屏上。6車輛遠程控制試驗文中的系統(tǒng)在試驗車上.選擇馬路邊進行了試驗驗證。選取的測量距離分別是50m, 70m, 100m,150m, 200m, 250m, 300m，在每個點測量20次。

　　從試驗結(jié)果可以得出如下結(jié)論:距離越遠，距離測量精度越低，通信的丟幀率越高。在300 m距離時，測距精度不超過2m;在50 m距離時，不超過1m。能夠滿足目前功能的需要，通過軟件處理能夠進一步提高系統(tǒng)的性能。

　　5結(jié)論

　　本文提出的基于線性調(diào)頻信號擴頻技術(shù)的車輛遠程控制系統(tǒng)，不僅可以定位車輛，還延長了傳統(tǒng)RISE的遙控距離，并可遠程獲得車輛的實時信息。大大提高了操控的舒適性，是目前Telematics系統(tǒng)的一個很好的補充，對車輛安全控制具有長遠的意義。

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