【導讀】隨著(zhù)全球新車(chē)安全評鑒協(xié)會(huì )的安全等級和法規對主動(dòng)安全功能的要求日益嚴格，安全性已成為當今車(chē)輛的一項不可或缺的特性。全球汽車(chē)制造商不斷增強其車(chē)輛內的高級駕駛輔助系統 (ADAS) 功能（包括自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB)、自適應巡航控制 (ACC) 和高級車(chē)道居中），從而滿(mǎn)足這些安全要求并致力于實(shí)現更高水平的自動(dòng)駕駛。為了支持這些功能并滿(mǎn)足安全法規，汽車(chē)周?chē)睦走_傳感器的數量正在增加。
隨著(zhù)全球新車(chē)安全評鑒協(xié)會(huì )的安全等級和法規對主動(dòng)安全功能的要求日益嚴格，安全性已成為當今車(chē)輛的一項不可或缺的特性。全球汽車(chē)制造商不斷增強其車(chē)輛內的高級駕駛輔助系統 (ADAS) 功能（包括自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB)、自適應巡航控制 (ACC) 和高級車(chē)道居中），從而滿(mǎn)足這些安全要求并致力于實(shí)現更高水平的自動(dòng)駕駛。為了支持這些功能并滿(mǎn)足安全法規，汽車(chē)周?chē)睦走_傳感器的數量正在增加。
不斷發(fā)展演進(jìn)的汽車(chē)架構
汽車(chē)系統設計人員解決 ADAS 功能實(shí)現問(wèn)題的一個(gè)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(guò)控制器局域網(wǎng)或 100Mb 以太網(wǎng)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(zhuān)為高性能而設計，包含一個(gè)處理器以及一個(gè)用于執行距離、多普勒和角度快速傅里葉變換 (FFT) 的專(zhuān)用加速器，以及用于物體檢測、分類(lèi)和跟蹤的后續高級算法。然后，將來(lái)自每個(gè)邊緣雷達傳感器的最終物體數據發(fā)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(fā)展演進(jìn)并讓位于衛星架構，其中散布在汽車(chē)周?chē)膫鞲衅鞲袦y頭通過(guò)高速 1Gb 以太網(wǎng)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(gè)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(jīng)過(guò)極低限度處理的數據來(lái)實(shí)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(yōu)點(diǎn)
集中處理能夠實(shí)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(lái)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(xué)習算法進(jìn)行對象分類(lèi)。傳感器輸入與這些算法的融合提高了檢測性能，并產(chǎn)生相對精確的感知圖。對于汽車(chē)制造商而言，這意味著(zhù)自主水平得到提升。對于駕駛員和乘客而言，這意味著(zhù)汽車(chē)更安全。
此外，使用衛星雷達傳感器可實(shí)現系統可擴展性和模塊化。如果能夠將傳感器放置在汽車(chē)周?chē)奖愕奈恢?，則可實(shí)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(gè)平臺從成本敏感型低端車(chē)輛擴展到具有不同自主水平的差異化高端車(chē)輛。
衛星架構通過(guò)傳感器融合算法和中央 ECU 更大的計算能力增加價(jià)值。通過(guò)軟件簡(jiǎn)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(chuàng )造價(jià)值的新方法。此外，使用衛星雷達后，汽車(chē)制造商可以選擇使用無(wú)線(xiàn)軟件更新來(lái)提高系統性能并增強安全性。性能、可擴展性和簡(jiǎn)易性等多重優(yōu)勢共同凸顯了衛星架構在汽車(chē)行業(yè)的突出地位。
專(zhuān)為衛星架構設計的雷達傳感器
德州儀器 (TI) 專(zhuān)為衛星架構設計了AWR2544 片上雷達傳感器。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)化型雷達處理加速器和吞吐量增強型 1Gbps 以太網(wǎng)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(chē)安全完整性等級 B，并可通過(guò)硬件安全模塊提供安全的執行環(huán)境。
該器件還采用 TI 的封裝上裝載 (LOP) 技術(shù)而設計，該技術(shù)可通過(guò)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(xiàn)。圖 3 展示了帶有 3D 波導天線(xiàn)的 AWR2544LOP 評估模塊。
圖 3：AWR2544LOP EVM
在系統層面，LOP 技術(shù)通過(guò)增大信噪比提高了性能，簡(jiǎn)化了熱管理，通過(guò)避免使用昂貴的射頻 PCB 材料降低了成本，并通過(guò)在多個(gè)傳感器設計中實(shí)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(yōu)化的電源管理集成電路，來(lái)簡(jiǎn)化系統實(shí)現。LP87725-Q1 具有三個(gè)低噪聲降壓轉換器、一個(gè)低壓降穩壓器和一個(gè)負載開(kāi)關(guān)（用于為基于 AWR2544 的衛星架構供電）以及以太網(wǎng)物理層。
結語(yǔ)
為了滿(mǎn)足不斷提升的自主水平和安全要求，ADAS 應用也在不斷發(fā)展。隨著(zhù)衛星架構等新架構的出現，這些系統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 雷達傳感器等器件，不僅可以讓汽車(chē)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(chē)輛。
(來(lái)源：德州儀器)
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