毫米波雷達(dá)提升ADAS安全 成為不可或缺核心傳感器之一

什么是毫米波

什么是毫米波？毫米波實(shí)質(zhì)上就是電磁波一個(gè)頻段，其頻率高于無(wú)線電，低于可見(jiàn)光和紅外線，頻率大致范圍是30GHz—300GHz。這是一個(gè)非常適合車(chē)載領(lǐng)域的頻段，在這個(gè)頻段中，波長(zhǎng)大概是1~10mm。因此我們將這個(gè)波段稱為毫米波。

其次，毫米波雷達(dá)的原理是什么？當(dāng)電磁波在傳播時(shí)碰到另一種介質(zhì)，會(huì)反彈回來(lái)，其時(shí)延是2倍距離/光速。返回來(lái)的波形和發(fā)出的波形之間會(huì)有頻率差，這個(gè)頻率差和時(shí)延是呈線性關(guān)系的：物體越遠(yuǎn)，返回的波收到的時(shí)間就越晚，那么它跟入射波的頻率差值就越大。將這兩個(gè)頻率做減法，就可以得到二者頻率的差頻（差拍頻率），通過(guò)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(dá)就是利用了電磁波金屬反射比大的特性。

從頻段上來(lái)看，比較常見(jiàn)的車(chē)載領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)頻段有兩類。

1、24GHz，目前大量應(yīng)用于汽車(chē)的盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)、變道輔助。雷達(dá)安裝在車(chē)輛的后保險(xiǎn)杠內(nèi)，用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛后方兩側(cè)的車(chē)道是否有車(chē)、可否進(jìn)行變道。這個(gè)頻段也有其缺點(diǎn)，首先是頻率比較低，另外就是帶寬（Bandwidth）比較窄，只有250MHz。

2、77GHz，這個(gè)頻段的頻率比較高，國(guó)際上允許的帶寬高達(dá)800MHz。據(jù)介紹，這個(gè)頻段的雷達(dá)性能要好于24GHz的雷達(dá)，所以主要用來(lái)裝配在車(chē)輛的前保險(xiǎn)杠上，探測(cè)與前車(chē)的距離以及前車(chē)的速度，實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)、自動(dòng)跟車(chē)等主動(dòng)安全領(lǐng)域的功能。

從工藝層面來(lái)講，目前毫米波雷達(dá)的兩個(gè)主要工藝，一個(gè)是SiGe，一個(gè)是CMOS。SiGe的好處是傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)很成熟，在77GHz上SiGe的片子已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)。CMOS的好處是集成度更高，未來(lái)可以把基帶和射頻都集中在一個(gè)SoC上，這是一個(gè)非常好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。從出貨量上來(lái)看，目前還是SiGe比較大，因?yàn)樵诖蠊β是闆r下SiGe的性能比CMOS要好一些。這兩種技術(shù)目前是并存的，未來(lái)的一段時(shí)間也將持續(xù)并存。

毫米波雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)

在眾多車(chē)載傳感器中，每個(gè)傳感器都有自身的特點(diǎn)，都存在各自特有的應(yīng)用場(chǎng)景，所以未來(lái)一定是多種傳感器融合的解決方案最優(yōu)。汽車(chē)的安全性是一切發(fā)展的前提。各種傳感器協(xié)同工作來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛對(duì)周?chē)h(huán)境高精度低延時(shí)的監(jiān)控，而毫米波雷達(dá)憑借其可靠的表現(xiàn)（如應(yīng)對(duì)惡劣天氣條件）且唯一能夠“全天候全天時(shí)”工作的超強(qiáng)能力，成為了汽車(chē)ADAS不可或缺的核心傳感器之一！

全球汽車(chē)出貨量的自動(dòng)化程度趨勢(shì)

除了不同傳感器之間孰優(yōu)孰劣之外，還有一個(gè)問(wèn)題非常重要，那就是24GHz和77GHz兩個(gè)頻段誰(shuí)更好。24GHz雷達(dá)傳感器的探測(cè)距離約50m左右，距離相對(duì)較短，主要用于盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)（BSD），變道輔助（LCA）等。77GHz雷達(dá)傳感器的的探測(cè)距離更長(zhǎng)，可達(dá)到160m到230m。相比于24GHz，77GHz雷達(dá)傳感器的頻率更高、波長(zhǎng)變短、系統(tǒng)帶寬更寬，從而提高了距離和速度測(cè)量的精度和準(zhǔn)確度，主要用于自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）、汽車(chē)自適應(yīng)巡航控制（ACC）和前向防撞預(yù)警（FCW）等。

24GHz頻段與77GHz頻段汽車(chē)?yán)走_(dá)傳感器的趨勢(shì)

目前市場(chǎng)需要的是在復(fù)雜的場(chǎng)景下，能夠更好解決問(wèn)題并且價(jià)格可接受的產(chǎn)品，因此未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，由于成本、性能、供應(yīng)鏈等問(wèn)題，77GHz雷達(dá)的分布位置和24GHz雷達(dá)將會(huì)完全不同，在整車(chē)上發(fā)揮不同的功能作用，77GHz并不會(huì)簡(jiǎn)單替代24GHz，而是會(huì)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)共存。

毫米波雷達(dá)提升ADAS安全

TI的毫米波雷達(dá)對(duì)于物體的穿透性非常好，在適應(yīng)各種天氣情況下的性能也非常好，而且成本很低。同時(shí)，因?yàn)槭菃?a target="_blank">芯片，整個(gè)成本可以降得很低，所以在整個(gè)性價(jià)比上可以實(shí)現(xiàn)很大的提升。

AWR1243適用于中長(zhǎng)程雷達(dá)，可用于緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航控制和高速公高度自動(dòng)駕駛。相比之下，AWR1443中集成了MCU，適用于接近感測(cè)，比如用于乘員檢測(cè)、車(chē)身傳感器、駕駛室內(nèi)手勢(shì)識(shí)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(dá)，比如盲點(diǎn)檢測(cè)、防后方碰撞/、車(chē)道變更輔助、行人/自行車(chē)檢測(cè)、防碰撞、通警報(bào)、360度視角以及停車(chē)輔助。此外，對(duì)于無(wú)人駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)，其行駛場(chǎng)景會(huì)從高速公切換到低速密集區(qū)域，因此整個(gè)探測(cè)場(chǎng)景也要不斷進(jìn)行切換。這就需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多模式操作支持。而AWR12xx、14xx、16xx則可以從中遠(yuǎn)程到近距離實(shí)現(xiàn)完整覆蓋。

TI的毫米波雷達(dá)更多資料

借助TI mmWave傳感器產(chǎn)品組合中的3個(gè)器件，AWR1243、AWR1443和AWR1642傳感器，開(kāi)發(fā)人員能夠?yàn)樗麄兊脑O(shè)計(jì)選擇最佳器件。TI提供針對(duì)這3款器件的評(píng)估模塊（EVM）、參考電路原理圖、PCB設(shè)計(jì)文件和BOM，使開(kāi)發(fā)人員能夠在短時(shí)間內(nèi)搭建屬于自己的電路板。

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(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)（OS）抽象層、參考算法庫(kù)、固件、API、實(shí)用工具和演示實(shí)例組成的軟件開(kāi)發(fā)套件。這些庫(kù)使得針對(duì)射頻前端子系統(tǒng)的控制和監(jiān)控更加簡(jiǎn)便，而這些驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)提供與外部的通信。mmWave Studio工具幫助開(kāi)發(fā)人員以系統(tǒng)級(jí)參數(shù)配置射頻前端，比如調(diào)頻和系統(tǒng)配置文件、起始和終止頻率，以及更多其它參數(shù)，并且分析射頻性能。通過(guò)充分利用TI的軟件和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)套件（SDK），開(kāi)發(fā)人員可以在30分鐘內(nèi)評(píng)估和實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳感器項(xiàng)目。