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車載雷達的逆襲之旅            

    來源:電子元件技術網                             發布日期:2016-03-03 23:35:57    

【導讀】

近年來,雷達被廣泛應用于各個領域,在汽車電子領域更是扮演者重要角色,尤其是在高級輔助駕駛系統中。隨著雷達在領域中的逐漸拓展,雷達收發器、信號處理、自動避險等功能使得車載系統更加如魚得水。車載雷達在汽車系統的設計中產生了深遠影響。


為什么是雷達?
對ADAS的大部分討論都集中在使用可見波長攝像機的被動視覺系統上。而Freescale半導體公司的雷達系統工程師Ralf Reuter很有說服力的論證了77-GHz雷達的作用。Reuter在一次最近的訪談中談論到:“重要的一點是,[ADAS傳感技術]只有雷達是與天氣無關的。而攝像機在識別目標上有優勢,雷達更善于探測物體,測量其速度。”Reuter解釋到,出于這些原因,很多重視探測和風險分類評估的早期系統會選 擇雷達。他指出:“在歐洲,對卡車緊急剎車系統有很大的需求。它是基于雷達的。”

雷達系統會啟動一個簡單的中距離系統,向前直視整條道路。但是,很快會發展到多傳感器系統,同時包括長距離前視和短距離360度危險評估功能,如圖1所示。

說明: 車載雷達的逆襲之旅

圖1.雷達系統能夠進行前向搜索,以及觀察車輛四周


雖然光學視覺系統非常成熟了,而雷達系統的優勢會使其更加完善。Reuter預測,在不久的將來,具有目標識別的多攝像機復雜系統能夠融合視頻和雷達數據,對周圍的世界建立動態模型。

采集信號
理解雷達對汽車系統設計的影響是從理解傳感器開始的。大部分汽車雷達設計都愿意使用24或者77-GHz自由頻段。發送器一般是頻率調制的連續波(FMCW)設計,它發出“啁啾”:在頻域的快速變化,如圖2所示。

說明: 車載雷達的逆襲之旅

圖2.車載雷達將使用啁啾類型的FMCW

Reuter 解釋說:“FMCW最大的優勢是簡化了對反射信號的理解。您可以從反射頻率中直接讀取目標范圍,從多普勒頻移中得出速度。與脈沖調制方案相比,產生CW不 太復雜,理解起來也很容易,很可靠。這是車輛廠商最關心的問題,他們覺得花在改進ADAS上的每一個歐元都直接來自企業利潤。接收信號也需要低成本新穎的設計。通過采集方位信息來收集反射信號需要機械掃描天線或者相控陣天線,并且結合了數字聚束算法。天線后面一般是具有很多通道的零差接收機,這是天線設計所需要的——用于簡單旋轉天線,一個陣列有16個。

Reuter說:“接收機輸出是DC-20-MHz頻帶的基帶信號。”設計實現具有良好方位角分辨率的系統會有8至16個通道,需要8至16個高速模數轉換器(ADC)。

提取信號
來自每一通道的數字基帶信號流入到快速傅里葉變換(FFT)模塊中,實現長度高達2K采樣的變換。Reuter說:“過去,執行FFT意味著需要很多 FPGA。今天,發展趨勢是集成了浮點DSP加速器的32位微控制器。”聚束系統可以使用兩塊FFT從信號中提取出范圍和速度數據,如圖3所

  
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