你準備好迎接新興汽車雷達衛星架構了嗎?

隨著全球新車安全評鑒協會的安全等級和法規對主動安全功能的要求日益嚴格，安全性已成為當今車輛的一項不可或缺的特性。全球汽車制造商不斷增強其車輛內的高級駕駛輔助系統 (ADAS) 功能（包括自動緊急制動 (AEB)、自適應巡航控制 (ACC) 和高級車道居中），從而滿足這些安全要求并致力于實現更高水平的自動駕駛。為了支持這些功能并滿足安全法規，汽車周圍的雷達傳感器的數量正在增加。

不斷發展演進的汽車架構

汽車系統設計人員解決 ADAS 功能實現問題的一個方法是重新考慮電氣和電子系統架構的結構和集成。如今的典型架構是邊緣架構，它由高度智能的雷達傳感器組成，通過控制器局域網或 100Mb 以太網接口將處理后的數據流式傳輸到 ADAS 電子控制單元 (ECU)。這些傳感器專為高性能而設計，包含一個處理器以及一個用于執行距離、多普勒和角度快速傅里葉變換 (FFT) 的專用加速器，以及用于物體檢測、分類和跟蹤的后續高級算法。然后，將來自每個邊緣雷達傳感器的最終物體數據發送到 ADAS ECU。圖 1 展示了邊緣架構。

圖1 邊緣架構中的雷達傳感器連接到ADAS ECU

邊緣架構正在不斷發展演進并讓位于衛星架構，其中散布在汽車周圍的傳感器感測頭通過高速 1Gb 以太網接口將預處理的距離 FFT 數據流式傳輸到功能強大的中央 ECU。很大一部分數據處理工作將轉移到中央 ECU 上（圖 2）。與邊緣架構（由單個雷達傳感器獨立執行所有數據處理）不同，衛星架構可在中央處理器使用經過極低限度處理的數據來實現集中式數據處理。

圖2 衛星架構中連接到中央ECU的雷達傳感器

衛星架構的優點

集中處理能夠實現有效的傳感器融合算法，從而做出更準確的決策。如同人腦是根據雙眼所看到的東西來做出決策，而不是根據每只眼睛看到的東西獨立做出決策。原始設備制造商 (OEM) 可以部署用于提高角分辨率（分布式孔徑雷達）和最大速度的算法，甚至可以部署機器學習算法進行對象分類。傳感器輸入與這些算法的融合提高了檢測性能，并產生相對精確的感知圖。對于汽車制造商而言，這意味著自主水平得到提升。對于駕駛員和乘客而言，這意味著汽車更安全。

此外，使用衛星雷達傳感器可實現系統可擴展性和模塊化。如果能夠將傳感器放置在汽車周圍更方便的位置，則可實現許多 ADAS 應用。只需更改傳感器的數量或配置就可以調整覆蓋范圍，從而將單個平臺從成本敏感型低端車輛擴展到具有不同自主水平的差異化高端車輛。

衛星架構通過傳感器融合算法和中央 ECU 更大的計算能力增加價值。通過軟件簡化的衛星傳感器和差異化特性有助于降低系統復雜性并提供創造價值的新方法。此外，使用衛星雷達后，汽車制造商可以選擇使用無線軟件更新來提高系統性能并增強安全性。性能、可擴展性和簡易性等多重優勢共同凸顯了衛星架構在汽車行業的突出地位。

專為衛星架構設計的雷達傳感器

德州儀器 (TI) 專為衛星架構設計了 AWR2544 片上雷達傳感器。它具有一個集成的 77GHz 收發器，配有四個發送器和四個接收器，可提供更大的距離檢測和更好的性能。它還包括成本優化型雷達處理加速器和吞吐量增強型 1Gbps 以太網接口，用于生成和流式傳輸距離 FFT 壓縮數據。該器件符合汽車安全完整性等級 B，并可通過硬件安全模塊提供安全的執行環境。

該器件還采用 TI 的封裝上裝載 (LOP) 技術而設計，該技術可通過印刷電路板 (PCB) 內的波導將信號從封裝輻射元件直接傳輸到 3D 天線。圖 3 展示了帶有 3D 波導天線的 AWR2544LOP 評估模塊。

圖3 AWR2544LOP EVM

在系統層面，LOP 技術通過增大信噪比提高了性能，簡化了熱管理，通過避免使用昂貴的射頻 PCB 材料降低了成本，并通過在多個傳感器設計中實現 PCB 重復使用提高了靈活性。

TI 還提供兼容的安全增強和優化的電源管理集成電路，來簡化系統實現。LP87725-Q1 具有三個低噪聲降壓轉換器、一個低壓降穩壓器和一個負載開關（用于為基于 AWR2544 的衛星架構供電）以及以太網物理層。

結語

為了滿足不斷提升的自主水平和安全要求，ADAS 應用也在不斷發展。隨著衛星架構等新架構的出現，這些系統中的檢測和處理技術也必須不斷發展才能支持新功能。借助 AWR2544 雷達傳感器等器件，不僅可以讓汽車系統設計人員靈活地接納這些趨勢，而且有助于打造適合所有人的更安全、更智能的車輛。