基于嵌入式雷達(dá)技術(shù)以提高汽車主動安全性

當(dāng)前，世界各地由于道路交通事故而導(dǎo)致死亡的人數(shù)不斷攀升。據(jù)世界健康組織統(tǒng)計，2010年，124萬人死于道路交通事故，交通事故已成為全球第八大人員意外死亡的主要原因。在發(fā)達(dá)地區(qū)，汽車被動安全系統(tǒng)、安全帶、安全氣囊、撞擊緩沖區(qū)等已經(jīng)成為減少車主和行人死亡和嚴(yán)重?fù)p害事故發(fā)生的基本配置和措施。但即使是在世界上一些發(fā)達(dá)地區(qū)（在那里車輛變得越來越互連，并為車輛運(yùn)營商提供越來越高的信息水平），分析人士仍然認(rèn)為駕駛員分心是導(dǎo)致人員死亡和嚴(yán)重?fù)p害事故發(fā)生的真正潛在因素，因此，汽車制造商需要改善車輛的自動安全系統(tǒng)，并且這一需求正逐年增加。
　　另一方面，當(dāng)全球汽車行業(yè)正在為車輛事故“零死亡率”的目標(biāo)努力時，消費(fèi)者需求和政府立法也在驅(qū)動著汽車安全標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)，主動型和預(yù)測型防碰撞安全系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車中越來越盛行起來。例如，高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）的增值功能——電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)和后視攝像頭，以及基于視覺的行人檢測系統(tǒng)等——正隨著微控制器和傳感器技術(shù)的進(jìn)步而變得可能。此外，基于雷達(dá)技術(shù)的增強(qiáng)型嵌入式解決方案也可為ADAS設(shè)計人員提供互補(bǔ)的安全特性。
　　全新的雷達(dá)技術(shù)解決方案
　　隨著全球各國陸續(xù)近期出臺的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，越來越多的ADAS系統(tǒng)有望在未來成為政府強(qiáng)制要求安裝的車輛配置系統(tǒng)，如車輛的后視攝像頭和面向商用車的高級緊急制動輔助系統(tǒng)（AEBS）等?；诶走_(dá)技術(shù)的汽車安全系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)盲點(diǎn)和側(cè)面碰撞檢測，以及中遠(yuǎn)距離的正面雷達(dá)探測等，以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制功能。
　　以飛思卡爾推出的嵌入式微控制器和專門面向雷達(dá)應(yīng)用的77GHz毫米波集成式電路為例，該典型雷達(dá)模塊由發(fā)射解決方案（Tx）、電壓控制振蕩器（VCO）、三通道接收器IC（Rx）及微控制器（MCU）組成。芯片通過約38 GHz的本地振蕩器（LO）信號連接，通過串行外設(shè)接口（SPI）總線可獨(dú)立控制每個芯片。主控制器和調(diào)制主機(jī)是一款帶有集成式高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADCs）的單個微控制器，并具備適當(dāng)信號處理功能，如快速傅立葉轉(zhuǎn)換（FFT）。
　　憑借Qorivva MPC577xK MCU和MRD2001 77GHz雷達(dá)收發(fā)器芯片組，飛思卡爾推出了新一代基于嵌入式雷達(dá)的產(chǎn)品。該雷達(dá)收發(fā)器芯片組由一個VCO（MRD2001VC）、一個2通道Tx發(fā)射器（MRD2001TX）和一個3通道RX接收器（MRD2001RX）組成，這些新產(chǎn)品為汽車設(shè)計提供了完整的嵌入式雷達(dá)系統(tǒng)。同時，該雷達(dá)技術(shù)解決方案進(jìn)一步完善了現(xiàn)有的高性能ADAS系統(tǒng)，例如，在嵌入式攝像頭/視頻產(chǎn)品方面——飛思卡爾SCP220x圖像認(rèn)知處理器（ICP）系列和Qorivva MPC5604E MCU——專為高級視覺處理而設(shè)計，用于車輛和行人檢測，可滿足汽車制造商對ADAS解決方案更高的性能要求。
　　先進(jìn)的系統(tǒng)集成性能
　　當(dāng)前許多雷達(dá)系統(tǒng)都基于Qorivva MPC5675K MCU——包括外部FPGA、ADC、DAC、SRAM和用于發(fā)射和接收的模擬前端。而全新的MPC577xK MCU可在單一芯片解決方案中支持經(jīng)濟(jì)高效的雷達(dá)系統(tǒng)，同時進(jìn)一步提升系統(tǒng)的性能。
　　MPC577xK系列在單一356 BGA封裝中提供高水平的數(shù)字和模擬集成，無需外部FPGA、ADC、DAC和SRAM，實(shí)現(xiàn)了更佳的成本優(yōu)勢，減少了所需組件的數(shù)量、PCB尺寸和軟件復(fù)雜性。
　　
　　圖1：雷達(dá)芯片組演變
　　除了兩個266 MHz e200z7處理內(nèi)核，MPC577xK MCU還采用了一個最先進(jìn)的信號處理工具箱（SPT），包含處理短、中和長距離雷達(dá)應(yīng)用采樣信號所需的硬件模塊。SPT是一款強(qiáng)大的處理引擎，通過特定命令驅(qū)動的指令集驅(qū)動高性能信號處理操作。其可編程性可確保在頻繁的硬件任務(wù)調(diào)度中移除CPU時，仍可保持靈活性，控制處理流程并與其互動。系統(tǒng)優(yōu)勢還包括：易于使用的MCU，帶有集成式FFT加速器；大密度存儲器支持可擴(kuò)展的雷達(dá)應(yīng)用；支持開環(huán)和鎖相環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計的靈活性；可控的功耗，可提高效率；幫助系統(tǒng)制造商滿足功能安全I(xiàn)SO 26262 ASIL-D目標(biāo)。
　　在安全特性方面，作為飛思卡爾SafeAssure項目的一部分，MCP577xK MCU采用兩個高性能功率Architecture e200z7內(nèi)核，以實(shí)現(xiàn)信號處理，并可幫助汽車制造商實(shí)現(xiàn)最低的ISO 26262汽車安全完整性等級-B（ASIL-B）。除了滿足汽車功能安全應(yīng)用的要求，鎖步配置中采用了兩個e200z4內(nèi)核，專門為滿足決策和關(guān)鍵安全需求而設(shè)計，可幫助實(shí)現(xiàn)ISO 26262 ASIL-D認(rèn)證。