隨著全球新車安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)的安全等級(jí)和法規(guī)對(duì)主動(dòng)安全功能的要求日益嚴(yán)格,，安全性已成為當(dāng)今車輛的一項(xiàng)不可或缺的特性,。全球汽車制造商不斷增強(qiáng)其車輛內(nèi)的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 功能（包括自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB),、自適應(yīng)巡航控制 (ACC) 和高級(jí)車道居中），從而滿足這些安全要求并致力于實(shí)現(xiàn)更高水平的自動(dòng)駕駛。為了支持這些功能并滿足安全法規(guī)，汽車周圍的雷達(dá)傳感器的數(shù)量正在增加,。
不斷發(fā)展演進(jìn)的汽車架構(gòu)

汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員解決 ADAS 功能實(shí)現(xiàn)問題的一個(gè)方法是重新考慮電氣和電子系統(tǒng)架構(gòu)的結(jié)構(gòu)和集成。如今的典型架構(gòu)是邊緣架構(gòu),，它由高度智能的雷達(dá)傳感器組成,，通過控制器局域網(wǎng)或 100Mb 以太網(wǎng)接口將處理后的數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)?ADAS 電子控制單元 (ECU)。這些傳感器專為高性能而設(shè)計(jì),，包含一個(gè)處理器以及一個(gè)用于執(zhí)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(xù)高級(jí)算法,。然后，將來自每個(gè)邊緣雷達(dá)傳感器的最終物體數(shù)據(jù)發(fā)送到 ADAS ECU,。圖 1 展示了邊緣架構(gòu),。

圖 1：邊緣架構(gòu)中的雷達(dá)傳感器連接到 ADAS ECU

邊緣架構(gòu)正在不斷發(fā)展演進(jìn)并讓位于衛(wèi)星架構(gòu)，其中散布在汽車周圍的傳感器感測頭通過高速 1Gb 以太網(wǎng)接口將預(yù)處理的距離 FFT 數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)焦δ軓?qiáng)大的中央 ECU,。很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)處理工作將轉(zhuǎn)移到中央 ECU 上（圖 2）,。與邊緣架構(gòu)（由單個(gè)雷達(dá)傳感器獨(dú)立執(zhí)行所有數(shù)據(jù)處理）不同，衛(wèi)星架構(gòu)可在中央處理器使用經(jīng)過極低限度處理的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)集中式數(shù)據(jù)處理,。

圖 2：衛(wèi)星架構(gòu)中連接到中央 ECU 的雷達(dá)傳感器
衛(wèi)星架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

集中處理能夠?qū)崿F(xiàn)有效的傳感器融合算法，從而做出更準(zhǔn)確的決策,。如同人腦是根據(jù)雙眼所看到的東西來做出決策,，而不是根據(jù)每只眼睛看到的東西獨(dú)立做出決策。原始設(shè)備制造商 (OEM) 可以部署用于提高角分辨率（分布式孔徑雷達(dá)）和最大速度的算法,，甚至可以部署機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行對(duì)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(chǎn)生相對(duì)精確的感知圖,。對(duì)于汽車制造商而言,，這意味著自主水平得到提升。對(duì)于駕駛員和乘客而言,，這意味著汽車更安全,。

此外,，使用衛(wèi)星雷達(dá)傳感器可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可擴(kuò)展性和模塊化。如果能夠?qū)鞲衅鞣胖迷谄囍車奖愕奈恢?，則可實(shí)現(xiàn)許多 ADAS 應(yīng)用,。只需更改傳感器的數(shù)量或配置就可以調(diào)整覆蓋范圍，從而將單個(gè)平臺(tái)從成本敏感型低端車輛擴(kuò)展到具有不同自主水平的差異化高端車輛,。

衛(wèi)星架構(gòu)通過傳感器融合算法和中央 ECU 更大的計(jì)算能力增加價(jià)值,。通過軟件簡化的衛(wèi)星傳感器和差異化特性有助于降低系統(tǒng)復(fù)雜性并提供創(chuàng)造價(jià)值的新方法。此外,，使用衛(wèi)星雷達(dá)后,，汽車制造商可以選擇使用無線軟件更新來提高系統(tǒng)性能并增強(qiáng)安全性。性能,、可擴(kuò)展性和簡易性等多重優(yōu)勢共同凸顯了衛(wèi)星架構(gòu)在汽車行業(yè)的突出地位,。
專為衛(wèi)星架構(gòu)設(shè)計(jì)的雷達(dá)傳感器

德州儀器 (TI) 專為衛(wèi)星架構(gòu)設(shè)計(jì)了 AWR2544 片上雷達(dá)傳感器。它具有一個(gè)集成的77GHz 收發(fā)器,，配有四個(gè)發(fā)送器和四個(gè)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(yōu)化型雷達(dá)處理加速器和吞吐量增強(qiáng)型 1Gbps 以太網(wǎng)接口,，用于生成和流式傳輸距離 FFT 壓縮數(shù)據(jù),。該器件符合汽車安全完整性等級(jí) B，并可通過硬件安全模塊提供安全的執(zhí)行環(huán)境,。

該器件還采用 TI 的封裝上裝載 (LOP) 技術(shù)而設(shè)計(jì),，該技術(shù)可通過印刷電路板 (PCB) 內(nèi)的波導(dǎo)將信號(hào)從封裝輻射元件直接傳輸?shù)?3D 天線。圖 3 展示了帶有 3D 波導(dǎo)天線的AWR2544LOP 評(píng)估模塊,。

圖 3：AWR2544LOP EVM

在系統(tǒng)層面,，LOP 技術(shù)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(gè)傳感器設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn) PCB 重復(fù)使用提高了靈活性。

TI 還提供兼容的安全增強(qiáng)和優(yōu)化的電源管理集成電路,，來簡化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),。LP87725-Q1 具有三個(gè)低噪聲降壓轉(zhuǎn)換器、一個(gè)低壓降穩(wěn)壓器和一個(gè)負(fù)載開關(guān)（用于為基于 AWR2544 的衛(wèi)星架構(gòu)供電）以及以太網(wǎng)物理層,。

結(jié)語

為了滿足不斷提升的自主水平和安全要求,，ADAS 應(yīng)用也在不斷發(fā)展。隨著衛(wèi)星架構(gòu)等新架構(gòu)的出現(xiàn),，這些系統(tǒng)中的檢測和處理技術(shù)也必須不斷發(fā)展才能支持新功能,。借助AWR2544 雷達(dá)傳感器等器件，不僅可以讓汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)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,。