【導讀】從自適應巡航控制（ACC)等舒適性功能、緊急剎車(chē)等安全功能，到諸如行人探測和360度感測的最新型應用，高級駕駛員輔助系統 （ADAS） 在過(guò)去五年飛速發(fā)展。此前，實(shí)現這些應用的毫米波（mmWave）傳感器都是分立式的，即發(fā)射器、接收器和處理組件均為獨立單元，這使得毫米波傳感器的設計過(guò)程十分復雜，并且整個(gè)解決方案的體積龐大且笨重。
相對于基于傳統鍺硅（SiGe)的傳感器技術(shù)，TI基于RFCMOS的雷達傳感器引入了更高的數字和模擬集成度，以實(shí)現高輸出功率、低功耗（比市面上現有解決方案低50%）和低相位噪聲，從而用具有高精度和超高分辨率的感測功能為用戶(hù)提供更加安全和先進(jìn)的駕駛體驗。
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)人員能夠為他們的設計選擇最佳器件。
這款AWR1x傳感器在76 - 81GHz波段內工作，采用調頻連續波技術(shù)（FMCW），并具有以下特性：
● 鎖相環(huán)（PLL）可實(shí)現線(xiàn)性和高精度調頻，有助于提高范圍精度。
● 能夠覆蓋整個(gè)4GHz調頻帶寬，從而能夠探測5cm范圍以?xún)鹊奈矬w。
● 一個(gè)復雜的接收器架構能夠在稠密的傳感器環(huán)境中實(shí)現人為干擾或非人為干擾的探測。
● 可以在整個(gè)電壓和溫度范圍內進(jìn)行自校準的智能化自監控系統。
長(cháng)距離和中距離感測應用
想象一下，當高速駕駛一輛具有自動(dòng)巡航控制功能的車(chē)輛時(shí)，如果在特定距離或彎道上，汽車(chē)附近出現了任何障礙物，毫米波傳感器可以在幾毫秒內探測到這個(gè)障礙物。隨后，中央智能系統將在100毫秒內警告駕駛員可能出現的危險，并提醒駕駛員采取必要措施。
如圖1所示，AWR1243 mmWave是一款具有3個(gè)發(fā)射器和4個(gè)接收器天線(xiàn)的雷達前端傳感器。這款器件針對的是諸如ACC和自動(dòng)緊急剎車(chē)（AEB）等長(cháng)距離和中等距離雷達應用，以實(shí)現自動(dòng)駕駛。與它一同提供的還有CSI-2/信號 LVDS、I2C和SPI。該單芯片毫米波集成電路（MMIC）還具有一個(gè)內置的校準和監控引擎，并且可以與諸如TI TDA3處理器等外部處理器耦合。將多個(gè)AWR1243傳感器級聯(lián)在一起可以在自動(dòng)高速公路駕駛的成像雷達等應用中輕松實(shí)現更遠的距離和更佳的角分辨率。
圖1：AWR1243 毫米波收發(fā)器、視野范圍和視域能力
短距離應用
伊諾交通中心的數據顯示，大約90%的汽車(chē)事故是由人為錯誤導致，其中很多事故是由于駕駛員注意力不集中引發(fā)的。目前市面上已有的攝像頭、24GHz雷達和超聲波傳感器可以解決這些問(wèn)題，但是這些產(chǎn)品也許不是最佳選擇。這也正是TI的77GHz單芯片數字信號處理器（DSP）集成解決方案能夠大展拳腳的領(lǐng)域。我們的毫米波傳感器可以在任何環(huán)境條件下工作，比如白天、夜晚、雪天、雨天、霧天和揚塵天氣等，并且在小外形尺寸內，以低功耗提供高精度測量值。
相對于24GHz傳感器，TI AWR1642傳感器提供以下特性：
● 外形尺寸縮小33%
● 功耗減少50%
● 范圍精度提高10倍以上
● 整體方案成本更低
如圖2所示，AWR1642是一款高端單芯片毫米波傳感器，具有2個(gè)發(fā)射和4個(gè)接收天線(xiàn)，針對短距離和超短距離應用，比如盲點(diǎn)探測、變道輔助、十字路口交通警示和車(chē)輛啟?？刂频?。它具有CAN、CAN FD和SPI接口，以及1.5MB的片上內存，一個(gè)ARM® Cortex®-R4F和TI C674x DSP負責數據處理。
通過(guò)HIL接口可以將現場(chǎng)采集到的ADC原始數據反饋給傳感器，從而實(shí)現數據的分析和算法開(kāi)發(fā)，密碼加速器將那些通過(guò)CAN/CAN FD接口發(fā)送給引擎控制單元的目標/原始數據進(jìn)行加密。
ARM Cortex-R4F可以運行汽車(chē)開(kāi)放式系統架構（AUTOSAR）、集群和跟蹤算法。對于諸如快速傅里葉變換（FFT）和物體探測等信號處理密集型應用來(lái)說(shuō)，C674x DSP可以執行定點(diǎn)和浮點(diǎn)運算以提升處理效率。
圖2：AWR1642單芯片傳感器、視野范圍和視域能力
超短距離應用
在目前和未來(lái)的車(chē)輛設計中，諸如停車(chē)輔助、乘坐人員探測、車(chē)門(mén)/后備箱開(kāi)啟裝置以及簡(jiǎn)單手勢運動(dòng)等接近度感測應用正在成為重要的組成部分。
AWR1443是一款可用于此類(lèi)應用的77至81GHz高度集成雷達器件。下面圖3中顯示的這款AWR1443器件包括針對3個(gè)發(fā)射和4個(gè)接收天線(xiàn)的完整毫米波射頻部分以及模擬信號鏈，并包含具有0.5MB片上存儲器的用戶(hù)可編程ARM Cortex R4F，以實(shí)現前端的自主運行。
圖3：AWR1443單芯片傳感器
今日啟用
為了使你能夠立即著(zhù)手開(kāi)發(fā)雷達解決方案，TI提供針對所有這3款器件（AWR1243, AWR1443, AWR1642）的評估模塊（EVM）、參考電路原理圖、PCB設計文件和BOM，使你能夠在短時(shí)間內搭建屬于自己的電路板。
此外，TI提供mmWaveSDK，這是一款由驅動(dòng)程序、操作系統（OS）抽象層、參考算法庫、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。這些庫使得針對射頻前端子系統的控制和監控更加簡(jiǎn)便，而這些驅動(dòng)程序通過(guò)標準外設提供與外部的通信。mmWave Studio工具幫助開(kāi)發(fā)人員以系統級參數配置射頻前端，比如調頻和系統配置文件、起始和終止頻率，以及更多其它參數，并且分析射頻性能。通過(guò)充分利用TI的軟件和系統開(kāi)發(fā)套件（SDK），開(kāi)發(fā)人員可以在30分鐘內評估和實(shí)現一個(gè)傳感器項目。
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