探究毫米波雷達(dá)技術(shù)在道閘的應(yīng)用

Other Parts Discussed in Post： IWR6443， LMR33630， THVD1450， LP87702-Q1， IWR6843

作者：Amelie Zheng

隨著汽車的保有量逐年上升，對區(qū)域出入口的車輛管理有了更高的要求，從而促進(jìn)了智能停車場系統(tǒng)快速發(fā)展。如何實(shí)現(xiàn)高效施工、布設(shè)道閘設(shè)備、準(zhǔn)確感知車輛、順暢安全出入，對車輛檢測傳感器提出了更高要求。

車輛檢測傳感器技術(shù)一覽

目前市面上常見的道閘防砸技術(shù)介紹如下：

· 地感道閘防砸技術(shù)

該技術(shù)通常需要在停車場的出入口預(yù)埋兩道地感線圈，用于檢測車輛，原理一致，但作用不同，分別為觸發(fā)線圈以及防砸線圈。觸發(fā)線圈，埋設(shè)于收費(fèi)站前，當(dāng)檢測到有車輛通過時，發(fā)出信號給道閘里的車輛檢測器，抬桿放行；防砸線圈，埋設(shè)于閘桿正下方，當(dāng)檢測到有車輛時，發(fā)出信號給道閘里的車輛檢測器，阻止閘桿下落砸到車輛，信號消失才會落桿。

線圈防砸技術(shù)應(yīng)用較多，但缺點(diǎn)也很明顯：只能防砸車，不能防砸人；易受雨雪、金屬和強(qiáng)電干擾；檢修費(fèi)事；施工繁瑣。

· 紅外線道閘防砸技術(shù)

該技術(shù)是在進(jìn)出口道閘兩側(cè)安裝紅外線對射裝置，在道閘桿下落過程中，如果有車輛駛?cè)耄t外線受阻，道閘桿就會自動升起，反應(yīng)比較迅速。不過紅外線的對射范圍小，而且很容易受到雨雪天氣的干擾。

紅外線防砸技術(shù)的缺點(diǎn)在于受震動影響較大，易導(dǎo)致兩側(cè)光柵無法對焦，另外紅外線的對射范圍小，而且很容易受到雨雪天氣的干擾。

· 毫米波雷達(dá)道閘防砸技術(shù)

跟地感防砸技術(shù)有點(diǎn)類似，道閘雷達(dá)也分為兩個部件：觸發(fā)雷達(dá)和防砸雷達(dá)，前者安裝于攝像機(jī)箱體上，后者安裝于自動閘桿的箱體上。當(dāng)車輛要通過自動道閘時，它會先駛?cè)搿坝|發(fā)雷達(dá)”的微波范圍內(nèi)，觸發(fā)道閘攝像機(jī)抓拍車牌，并控制自動閘桿升起。之后，車輛駛?cè)搿胺涝依走_(dá)”的微波范圍，直到完全駛離，自動閘桿才會放下。期間“防砸雷達(dá)”如果識別到自動閘桿范圍內(nèi)有車或行人的存在，便會保持閘桿的抬起狀態(tài)，避免砸到車或人。

道閘雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)十分突出：除去安裝、維護(hù)更加方便之外，還能識別出人和非機(jī)動車，有效避免“砸人”事件發(fā)生。此外，毫米波雷達(dá)道閘防砸相比于傳統(tǒng)的防砸技術(shù)，環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，不受其他因素影響，有效減少誤操作和故障率。

所以后面我將重點(diǎn)展開TI在毫米波雷達(dá)道閘防砸技術(shù)中的方案介紹。

將毫米波雷達(dá)應(yīng)用于道閘方案

作為毫米波雷達(dá)芯片以及電源芯片的戰(zhàn)斗機(jī)，TI精挑細(xì)選，推出了以下一整套道閘方案，系統(tǒng)框圖如下圖所示，主要包括表中的四顆芯片：

該方案的特點(diǎn)在于，僅用四顆器件實(shí)現(xiàn)了整套的道閘方案，LMR33630將輸入電壓轉(zhuǎn)成3.3V為PMIC供電，PMIC可輸出3路電源軌，分別為1.24V、1.8V以及5V。為節(jié)省成本，這里去掉了從PMIC出來之后將1.24V轉(zhuǎn)成1V的外部LDO，改用簡單的LC 濾波網(wǎng)絡(luò)，使能IWR6443內(nèi)部的LDO為RF1跟RF2提供電源。當(dāng)然，由于去掉外部的LDO，該方案需要通過軟件的方式去除開關(guān)頻率的噪聲影響。

下面簡單介紹用到的四顆器件的基本情況以及參數(shù)。

BUCKLMR33630https://www.ti.com/product/LMR33630

PMICLP87702D-Q1https://www.ti.com/product/LP87702D-Q1

60GHz Radar ChipIWR6443https://www.ti.com/product/IWR6443

RS485THVD1450/1500https://www.ti.com/product/THVD1450

LMR33630

LMR33630 SIMPLE SWITCHER? 穩(wěn)壓器是一款簡單易用的同步降壓DCDC，可提供業(yè)界先進(jìn)的效率，適用于條件嚴(yán)苛的工業(yè)應(yīng)用。 LMR33630 支持高達(dá) 36V 的輸入電壓以及高達(dá) 3 A 的負(fù)載電流，以極小的尺寸提供出色的輕負(fù)載效率和輸出精度，并且支持輕載高效。LMR33630 采用 8 引腳 HSOIC 封裝和具有可濕性側(cè)面的 12 引腳 3mm × 2mm VQFN 封裝。該器件還具有符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)的版本。

輸入電壓范圍：3.8V 至 36V。

輸出電壓范圍：1V 至 24V。

輸出電流：3A。

溫度范圍為 –40°C 至 +125°C。

低 EMI 和低開關(guān)噪聲。

電源正常狀態(tài)標(biāo)志PG和精密使能端ENABLE。

LP87702-Q1

LP87702-Q1 有助于滿足汽車?yán)走_(dá)和工業(yè)雷達(dá)應(yīng)用的電源管理要求。該器件包含兩個降壓DCDC和一個 5V 升壓DCDC。為支持安全應(yīng)用，該器件還集成了兩個用于外部電源的電壓監(jiān)控輸入和一個窗口看門狗。

符合面向汽車應(yīng)用的 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)，溫度范圍為–40°C 至 +125°C。

兩個高效降壓DCDC：最大輸出電流 3.5A / 輸出電壓范圍為 0.7V 至 3.36V。

具有旁路模式選項(xiàng)的 5V 升壓DCDC，最大輸出電流 600mA。

支持外部時鐘輸入，用于同步。

IWR6443

IWR6443是基于FMCW雷達(dá)技術(shù)的集成單芯片mmWave傳感器，能夠在60GHz至64 GHz頻段內(nèi)工作。它采用TI的低功耗45納米RFCMOS工藝制造，并以極小的外形實(shí)現(xiàn)了前所未有的集成度。該器件是低功耗，自我監(jiān)控，超精確雷達(dá)系統(tǒng)的理想解決方案。支持三發(fā)四收，發(fā)射功率可達(dá)12dBm。下圖為IWR6x43的框圖，跟IWR6843相比，IWR6443最主要的區(qū)別在于裁剪了DSP。

THVD1450

THVD14xx 是一系列抗噪 RS-485收發(fā)器，專用于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行。這些器件的總線引腳可耐受高級別的 IEC 電氣快速瞬變 （EFT） 和 IEC 靜電放電 （ESD） 事件，從而無需使用其他系統(tǒng)級保護(hù)組件。

其中的每個型號均是通過 3V 至 5.5V 的單電源供電運(yùn)行。該系列中的器件具有擴(kuò)展共模電壓范圍，因此這些器件適用于長電纜上的 應(yīng)用 長線纜THVD14xx 系列器件可提供小型 VSON 和 VSSOP 封裝，適用于空間受限的 應(yīng)用。這些器件在自然通風(fēng)環(huán)境下的額定溫度范圍為 –40°C 至 125°C。

綜上所述，跟傳統(tǒng)的車輛檢測傳感器相比，毫米波雷達(dá)方案因體積小、易安裝、適用多種桿型、自動人車識別、經(jīng)久耐用，逐漸成為智能停車場系統(tǒng)的重要傳感器。而TI的整套毫米波的方案性價極高，可極大助力于您開拓廣闊的道閘紅海市場！

審核編輯：金巧