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比眼見更真實!看77GHz毫米波雷達如何為ADAS保駕護航

2019-04-09來源: EEWorld

什么是毫米波


什么是毫米波?毫米波實質上就是電磁波一個頻段,其頻率高于無線電,低于可見光和紅外線,頻率大致范圍是30GHz—300GHz。這是一個非常適合車載領域的頻段,在這個頻段中,波長大概是1~10mm。因此我們將這個波段稱為毫米波。

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其次,毫米波雷達的原理是什么?當電磁波在傳播時碰到另一種介質,會反彈回來,其時延是2倍距離/光速。返回來的波形和發出的波形之間會有頻率差,這個頻率差和時延是呈線性關系的:物體越遠,返回的波收到的時間就越晚,那么它跟入射波的頻率差值就越大。將這兩個頻率做減法,就可以得到二者頻率的差頻(差拍頻率),通過判斷差拍頻率的高低就可以判斷障礙物的距離。毫米波雷達就是利用了電磁波金屬反射比大的特性。


從頻段上來看,比較常見的車載領域的毫米波雷達頻段有兩類。


1、24GHz,目前大量應用于汽車的盲點監測、變道輔助。雷達安裝在車輛的后保險杠內,用于監測車輛后方兩側的車道是否有車、可否進行變道。這個頻段也有其缺點,首先是頻率比較低,另外就是帶寬(Bandwidth)比較窄,只有250MHz。

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2、77GHz,這個頻段的頻率比較高,國際上允許的帶寬高達800MHz。據介紹,這個頻段的雷達性能要好于24GHz的雷達,所以主要用來裝配在車輛的前保險杠上,探測與前車的距離以及前車的速度,實現緊急制動、自動跟車等主動安全領域的功能。


從工藝層面來講,目前毫米波雷達的兩個主要工藝,一個是SiGe,一個是CMOS。SiGe的好處是傳統半導體技術很成熟,在77GHz上SiGe的片子已經實現了大規模量產。CMOS的好處是集成度更高,未來可以把基帶和射頻都集中在一個SoC上,這是一個非常好的技術優勢。從出貨量上來看,目前還是SiGe比較大,因為在大功率情況下SiGe的性能比CMOS要好一些。這兩種技術目前是并存的,未來的一段時間也將持續并存。


毫米波雷達的優勢


在眾多車載傳感器中,每個傳感器都有自身的特點,都存在各自特有的應用場景,所以未來一定是多種傳感器融合的解決方案最優。汽車的安全性是一切發展的前提。各種傳感器協同工作來實現車輛對周圍環境高精度低延時的監控,而毫米波雷達憑借其可靠的表現(如應對惡劣天氣條件)且唯一能夠“全天候全天時”工作的超強能力,成為了汽車ADAS不可或缺的核心傳感器之一!

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全球汽車出貨量的自動化程度趨勢


除了不同傳感器之間孰優孰劣之外,還有一個問題非常重要,那就是24GHz和77GHz兩個頻段誰更好。24GHz雷達傳感器的探測距離約50m左右,距離相對較短,主要用于盲點監測(BSD),變道輔助(LCA)等。77GHz雷達傳感器的的探測距離更長,可達到160m到230m。相比于24GHz,77GHz雷達傳感器的頻率更高、波長變短、系統帶寬更寬,從而提高了距離和速度測量的精度和準確度,主要用于自動緊急制動(AEB)、汽車自適應巡航控制(ACC)和前向防撞預警(FCW)等。

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24GHz頻段與77GHz頻段汽車雷達傳感器的趨勢


目前市場需要的是在復雜的場景下,能夠更好解決問題并且價格可接受的產品,因此未來很長一段時間內,由于成本、性能、供應鏈等問題,77GHz雷達的分布位置和24GHz雷達將會完全不同,在整車上發揮不同的功能作用,77GHz并不會簡單替代24GHz,而是會相當長一段時間內共存。


毫米波雷達提升ADAS安全


TI的毫米波雷達對于物體的穿透性非常好,在適應各種天氣情況下的性能也非常好,而且成本很低。同時,因為是單芯片,整個成本可以降得很低,所以在整個性價比上可以實現很大的提升。

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AWR1243適用于中長程雷達,可用于緊急制動、自適應巡航控制和高速公高度自動駕駛。相比之下,AWR1443中集成了MCU,適用于接近感測,比如用于乘員檢測、車身傳感器、駕駛室內手勢識別和駕駛員。AWR1642則是再增加了DSP在其中,適用于超短和短程雷達,比如盲點檢測、防后方碰撞/、車道變更輔助、行人/自行車檢測、防碰撞、通警報、360度視角以及停車輔助。此外,對于無人駕駛汽車來說,其行駛場景會從高速公切換到低速密集區域,因此整個探測場景也要不斷進行切換。這就需要實現動態多模式操作支持。而AWR12xx、14xx、16xx則可以從中遠程到近距離實現完整覆蓋。


TI的毫米波雷達更多資料


借助TI mmWave傳感器產品組合中的3個器件,AWR1243、AWR1443和AWR1642傳感器,開發人員能夠為他們的設計選擇最佳器件。TI提供針對這3款器件的評估模塊(EVM)、參考電路原理圖、PCB設計文件和BOM,使開發人員能夠在短時間內搭建屬于自己的電路板。

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AWR1642單芯片傳感器、視野范圍和視域能力


此外,TI提供SDK,這是一款由驅動程序、操作系統(OS)抽象層、參考算法庫、固件、API、實用工具和演示實例組成的軟件開發套件。這些庫使得針對射頻前端子系統的控制和監控更加簡便,而這些驅動程序通過標準外設提供與外部的通信。mmWave Studio工具幫助開發人員以系統級參數配置射頻前端,比如調頻和系統配置文件、起始和終止頻率,以及更多其它參數,并且分析射頻性能。通過充分利用TI的軟件和系統開發套件(SDK),開發人員可以在30分鐘內評估和實現一個傳感器項目。

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點擊這里,快速查看關于TI毫米波雷達的更多資料。


短距離雷達 (SRR) 參考設計

具有目標數據輸出的汽車級 77GHz 雷達模塊參考設計

車輛乘員檢測參考設計

編輯:趙清月 引用地址:http://www.vdizh.tw/qcdz/2019/ic-news040925533.html
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