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低功耗毫米波雷達在泊車輔助應(yīng)用中優(yōu)于超聲波的原因

2023/11/17
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當(dāng)今的泊車系統(tǒng)主要使用了超聲波傳感器,這是一種可以感應(yīng)附近物體的低成本解決方案。盡管這種技術(shù)已發(fā)展成熟,但是原始設(shè)備制造商 (OEM) 必須滿足成本敏感市場中泊車輔助和自主泊車應(yīng)用不斷發(fā)展的要求,而一級制造商也發(fā)現(xiàn)從超聲波感應(yīng)中挖掘更多性能所帶來的回報在不斷見少。

無論是下一代泊車輔助、自主泊車還是代客泊車輔助系統(tǒng),都將比超聲波感應(yīng)需要更高和更長的分辨率、精度和距離來檢測車輛的周圍環(huán)境。

超聲波傳感器的現(xiàn)狀

超聲波泊車系統(tǒng)因自主等級而異,可以提醒駕駛員感應(yīng)到的物體,也可以借助攝像頭感應(yīng)功能操縱車輛駛?cè)胪\囄?。如圖 1 所示,這些系統(tǒng)使用汽車上安裝的 8 至 12 個超聲波攝像頭,來實現(xiàn)完全覆蓋,典型感應(yīng)距離為 10cm 至 5m。

圖 1:超聲波傳感器(左)和 AWRL1432 傳感器(右)的泊車配置比較

超聲波傳感器通過發(fā)射聲波,并接收由路徑上的物體反射的聲波來感應(yīng)物體。它們通過測量發(fā)射聲波和接收回波之間的時間差,來計算附近物體的距離。如今,這些傳感器通常向中央傳感器融合電子控制單元 (ECU) 發(fā)送在高速分布式系統(tǒng)接口 (DSI3) 通道上所接收信號的整個波形。

與發(fā)射聲波的超聲波傳感器相比,毫米波雷達傳感器通過發(fā)射頻率隨時間增長的電磁波來感應(yīng)物體。這類信號會從給定路徑上的物體表面反射回來。毫米波傳感器通過測量被感應(yīng)物體的屬性變化,來計算其距離、速率和到達角。

77GHz 毫米波雷達具有寬射頻帶寬,可實現(xiàn)精密的距離和速率測量,因此逐漸受到高級駕駛輔助系統(tǒng)和車身應(yīng)用的青睞。德州儀器 (TI) 的 AWRL1432 單芯片雷達傳感器等器件還能在 4cm 至 10m 及以上的范圍(具體取決于天線配置)精確感應(yīng)物體。這一擴大的范圍支持提前感應(yīng)出障礙物,使駕駛員有更多時間做出反應(yīng)并安全地駕駛。

雷達傳感器用于泊車輔助的優(yōu)勢

超聲波傳感器針對聲波在一種介質(zhì)(如空氣)的傳播進行了優(yōu)化(泥漿和雨霧等環(huán)境條件會限制其性能)。相比之下,毫米波雷達使用的電磁波不需要傳播介質(zhì),并且在任何外部條件下可提供精密的物體感應(yīng)。與超聲波傳感器相比,雷達傳感器通常也不易出現(xiàn)錯誤讀數(shù),從而為泊車輔助功能提供了可靠的解決方案。

此外,由于超聲波傳感器會受到聲波傳播介質(zhì)的影響,因此在汽車上安裝超聲波泊車系統(tǒng)時,需要在保險杠上采取不同的鉆孔和噴漆工藝,這會給 OEM 帶來巨大的成本。相比之下,毫米波雷達傳感器可以安裝在汽車保險杠上(如圖 2 所示),在簡化安裝的同時保持美觀。

德州儀器的 AWRL1432 毫米波雷達傳感器集成了模擬前端與數(shù)字處理后端,可在具有成本效益的控制器局域網(wǎng)靈活數(shù)據(jù)速率通道上傳輸處理后的輸出數(shù)據(jù),以便中央 ECU 做出決策。相較而言,將超聲波傳感器向中央 ECU 傳輸波形數(shù)據(jù)所需的 DSI3 電纜價格昂貴。您還可以在汽車上將AWRL1432 傳感器和現(xiàn)有的角雷達結(jié)合使用(這種配置已變得越來越普遍),從而允許在空間日益受限的傳感系統(tǒng)中重復(fù)使用多用途傳感器。

圖 2:多模式角雷達系統(tǒng)與 AWRL1432

結(jié)語

AWRL1432 傳感器能夠提供更大的距離、分辨率和精度,有助于滿足當(dāng)今的泊車輔助、入門級盲點檢測和代客泊車等更高自主等級的未來應(yīng)用的要求。其低功耗架構(gòu)所需的有功功率更低,并且能夠提供空閑和深度睡眠模式,可以在需要電池電源的腳踢開啟和門感應(yīng)應(yīng)用中提供雷達優(yōu)勢。

AWRL1432 傳感器不僅能夠支持 OEM 和一級制造商提高泊車系統(tǒng)中的雷達性能,而且還能夠在以前受成本和功耗限制的外部應(yīng)用中實現(xiàn)。這些功能使得軟件定義的多用途雷達的開發(fā)成為可能,同時,這些雷達可以重復(fù)使用相同的硬件,并縮短下一代近場傳感應(yīng)用的工程周期。

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