【導讀】為了支持高級駕駛輔助系統 (ADAS)，汽車(chē)上安裝的雷達傳感器數量越來(lái)越多，其中包括多個(gè)中距離和遠距離雷達，用于支持汽車(chē)工程師學(xué)會(huì )定義的 L2 級自動(dòng)駕駛。雖然這種雷達組合可以實(shí)現安全運行所需的前向掃描范圍，并且到目前為止已經(jīng)足夠，但在成本敏感型市場(chǎng)中，由于所面臨的要求不斷變化，原始設備制造商 (OEM) 需要新的設計解決方案。
為了支持高級駕駛輔助系統 (ADAS)，汽車(chē)上安裝的雷達傳感器數量越來(lái)越多，其中包括多個(gè)中距離和遠距離雷達，用于支持汽車(chē)工程師學(xué)會(huì )定義的 L2 級自動(dòng)駕駛。雖然這種雷達組合可以實(shí)現安全運行所需的前向掃描范圍，并且到目前為止已經(jīng)足夠，但在成本敏感型市場(chǎng)中，由于所面臨的要求不斷變化，原始設備制造商 (OEM) 需要新的設計解決方案。
圖 1展示了前置雷達系統如何檢測和測量與前方車(chē)輛的距離。
圖 1：前置雷達系統旨在檢測和測量與前方車(chē)輛的距離
由于具備 L2 級及更高自動(dòng)駕駛級別的下一代汽車(chē)將爭相以越來(lái)越低的成本向消費者提供這些自動(dòng)駕駛功能，因此需要優(yōu)化的硬件和軟件。
現代架構：當今形勢
自動(dòng)駕駛車(chē)輛傳感器架構取決于車(chē)輛的自動(dòng)駕駛能力級別。實(shí)現自動(dòng)駕駛操作需要實(shí)時(shí)收集和處理大量傳感器數據。如果傳感器同步工作，特殊的軟件可以使用傳感器數據來(lái)構建車(chē)輛前方世界的虛擬圖像。通過(guò)這個(gè)虛擬圖像，ADAS 微控制器 (MCU) 便可計算出正確的路徑或避開(kāi)障礙物。
雷達通過(guò)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波，并接收由路徑上物體反射的無(wú)線(xiàn)電波來(lái)檢測物體。然后，雷達會(huì )測量從發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波到傳感器檢測到無(wú)線(xiàn)電波之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間，從而計算出物體的距離。在 L2 級或更高級別自動(dòng)駕駛汽車(chē)的典型應用中，雷達傳感器的組合包括三到五個(gè)支持高達 150m 探測范圍的中距離雷達傳感器和一個(gè)支持高達 250m 探測范圍的遠距離前置雷達。
這些雷達均持續以幀的形式向雷達電子控制單元提供數據。然后，由 OEM 和一級制造商開(kāi)發(fā)的軟件棧負責根據中央時(shí)鐘同步各個(gè)不同的數據幀，而這需要大量的處理開(kāi)銷(xiāo)。因此，不斷增加的數據需求在性能、功耗、尺寸和價(jià)格方面對中央處理器提出了更高的要求。
在傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (TCP/IP) 協(xié)議棧的物理層 (PHY) 上進(jìn)行幀的硬件級同步，可以顯著(zhù)降低中央 ADAS MCU 的后處理需求。德州儀器 DP83TC817S-Q1 以太網(wǎng) PHY 收發(fā)器能夠使兩個(gè)或更多雷達的雷達幀在時(shí)域和頻域上實(shí)現硬件級同步，精度達到納秒級。圖2展示了這一概念。
圖 2：兩個(gè)雷達在時(shí)域和頻域上實(shí)現同步
使用硬件同步實(shí)現 ADAS 自動(dòng)駕駛操作的優(yōu)勢
OEM 已經(jīng)將以太網(wǎng)作為區域、域和混合架構中大型系統的數字主干。在現有的 ADAS 架構中，以太網(wǎng)用作雷達和中央計算系統之間的通信鏈路。在雷達子系統中，以太網(wǎng) PHY 將幀數據發(fā)送到中央 ADAS 計算機。
德州儀器 DP83TC817S-Q1具有多項高級功能，能夠利用精密時(shí)間協(xié)議 (PTP) 恢復傳入的中央時(shí)鐘。該器件的集成輸入/輸出用于觸發(fā)雷達幀，從而在多個(gè)雷達之間及時(shí)實(shí)現雷達幀同步。這個(gè)同步的幀會(huì )被傳送回雷達電子控制單元。然后，DP83TC817S-Q1 測量接收到的雷達幀的頻率偏移，并在下一個(gè)幀周期校正雷達頻率偏移，從而使后續幀在頻域上實(shí)現同步。時(shí)域和頻域同步使中央 ADAS MCU 幾乎無(wú)需進(jìn)行后處理，就能使用從傳感器獲取的數據，并提供比軟件級同步更高的精度。
結語(yǔ)
以太網(wǎng) PHY 收發(fā)器通過(guò)簡(jiǎn)化現有 ADAS 架構并減少軟件棧處理，提高了現有雷達系統汽車(chē)架構的精度、效率和探測范圍，從而能夠滿(mǎn)足 OEM 和一級制造商的需求。DP83TC817S-Q1不僅減少了 ADAS MCU 上的處理負擔，而且還縮短了完整雷達系統的開(kāi)發(fā)周期并提高了其性能水平，使得原先成本受限的架構得以實(shí)現。因此，這些特性的結合無(wú)疑將縮短下一代 L2 級及更高級別自動(dòng)駕駛汽車(chē)的開(kāi)發(fā)周期。
（來(lái)源：德州儀器）
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