從啁啾中提取信息 - 穿過迷霧——車載雷達的未來之路

　　從啁啾中提取信息

　　來自每一通道的數(shù)字基帶信號流入到快速傅里葉變換（FFT）模塊中，實現(xiàn)長度高達2K采樣的變換。Reuter說：“過去，執(zhí)行FFT意味著需要很多FPGA。今天，發(fā)展趨勢是集成了浮點DSP加速器的32位微控制器?！本凼到y(tǒng)可以使用兩塊FFT從信號中提取出范圍和速度數(shù)據(jù)，如圖3所示。

　　圖3.聚束以及范圍和速度估算的FFT配置。

　　圖片經(jīng)過Freescale半導體公司的授權

　　實際上，這一前端處理單元處理輸入的多個FMCW模擬通道，形成方位角/范圍/速度數(shù)組的數(shù)字碼流。這一數(shù)據(jù)流進入到一個或者多個CPU內(nèi)核中，由其他加速器所支持的軟件會推斷出在車輛周圍是否有物體出現(xiàn)，物體的位置以及屬性。

　　Reuter解釋說：“您需要識別出目標，把它們從背景中分離出來，選擇最關鍵的一個。您可能需要處理200個目標，因此，計算會非常復雜，特別是提取出角度信息。”

　　系統(tǒng)的物理配置也越來越復雜。Reuter說，目前傳感器本身的處理工作很少。相反，ADC有專用模擬接口，信號處理硬件的專用數(shù)字接口用于FFT，微控制器還有其他的接口來提取出目標，并對其進行分類。目標信息被輸入到車輛控制區(qū)域網(wǎng)（CAN）或者FlexRay總線上，中央CPU集群對其進行解釋和分析。

　　整條流水線都有很大的帶寬和延時要求。Reuter說，CPU對數(shù)據(jù)的解釋一般以圖形顯示的方式呈現(xiàn)給司機，即，他通過擋風玻璃能夠觀察到的前端多功能顯示屏。這種混合顯示要求最多不能超過50-ms的更新間隔，以及更具挑戰(zhàn)性的50-ms最大延時。否則，圖像會很不平穩(wěn)，通過擋風玻璃的圖像會有滯后，可能導致司機誤判。

　　隨著系統(tǒng)從一個傳感器發(fā)展到支持聚束功能的多個傳感器，以實現(xiàn)攝像機數(shù)據(jù)融合，互聯(lián)體系結(jié)構也發(fā)生了變化。Reuter說：“有使用以太網(wǎng)來降低成本的需求?！钡?，系統(tǒng)仍然要求實時工作，帶來了怎樣保證以太網(wǎng)實時性的問題。

　　到處都是干擾的未來

　　只要周圍沒有人使用雷達，車載雷達一般都比較可靠。但是，這有很明顯的問題：越來越多的車輛使用了雷達，因此，設備之間不可避免的會出現(xiàn)干擾。Reuter說，您可以改變調(diào)制速率以減小干擾，最終，采用編碼跳頻碼型來替代簡單的頻率變化，因此，每一輛車都能夠識別出自己的啁啾。這種變化能夠保持早期系統(tǒng)的體系結(jié)構以及大部分硬件不變，但是要實現(xiàn)復雜的提取和分析功能，則要求每一系統(tǒng)能夠識別出來自其天線的反射信號。

　　而且，還有一類不容易解決的問題：固定設備所產(chǎn)生的干擾。Reuter提醒說：“馬上帶來的問題是，歐洲的隧道使用大功率雷達來識別車輛。他們的發(fā)射器會導致車載雷達無法工作。”

　　一個更科學化的敏感問題是，天文物體輻射頻譜的關鍵部分位于77-GHz頻帶。在人口密集區(qū)，越來越多的車載雷達會強烈干擾天文射頻信號。

　　Reuter提醒說：“在日本已經(jīng)出現(xiàn)了要求關掉射頻天文望遠鏡1，000公里范圍內(nèi)發(fā)射器的法規(guī)。這有可能覆蓋整個國家。”

　　啁啾調(diào)制器、數(shù)字聚束、目標識別、危險評估、防護跳頻、干擾等——這些聽起來都像是新型作戰(zhàn)飛機的情形，而不是貨車和轎車。實際上，ADAS繼承了軍事系統(tǒng)的很多技術。這并不奇怪，當天氣越來越糟，車越來越堵時，這的確像是一場戰(zhàn)爭。