坐在汽车的保险杠中的雷达与用于着陆的单位矢量平面相同。这是最重要的差异。
Leland Teschler |执行编辑
上次你在飞机上的时候，空中交通管制员很可能通过大约2ghz的雷达跟踪你。相比之下，帮助你泊车、防止你撞到前面急刹车的车辆的雷达发出的信号为77ghz。(较老的系统使用24ghz，将于2022年逐步淘汰。)
今天的汽车雷达通常采用包含射频板和信号处理板的模块形式。例如NXP公司的RDK-S32R274模块。它通常用作雷达开发平台，但也可用于避碰、自适应巡航控制和占用检测等任务。这里可以看到TEF8102 RFCMOS收发器和天线阵列。一个S32R27微控制器和FS8410电源管理IC位于板上，安装在射频部分的后面。最大射程为180米，射程精度为0.175米。角分辨率为4.25°±0.25°。底部是一个封闭的汽车雷达模块，其天线朝向摄像头。
今天广泛使用了几种雷达。车辆中使用的类型称为频率调制的连续波，FMCW。（OFDM和随机雷达上有学术工作，但这些类型需要比目前实用的更多处理能力。）而不是发出一个简单的脉冲，而不是从目标反射回来，FMCW发出啁啾，频率在其频率上升的脉冲传送。从发射机出来的啁啾频率与接收反射的频率（在任何一个时间）之间的差异与从发射器到物体的距离线性相关。
目前这一代装备雷达的车辆通常有一个用于自适应巡航控制的前雷达，射程约150米。通常有一个第二前雷达与一个更宽的视野(FOV)紧急制动协助。在车后方，有两个雷达，射程可达80米，用于探测车后车辆。
工业分析师预计将来所有这些雷达的范围都在未来上升，特别是对后雷达预测，预测达到160米。整体效果将是汽车周围360°茧。
构建块
今天典型的车辆雷达模块包含五个主要功能构建块：天线，RF部分，高速数字接口，信号处理器和电源部分。
汽车系统有两种类型的天线，垂直和水平极化，或者只是V和h是传统的类型。垂直极化的好处是杂波少，但方位角(水平偏差角)FOV有限，因为单元件贴片V散热器具有狭窄的辐射模式。类似地，水平偏振需要更宽的方位角视场，但更多的涟漪在最终的目标模式。
大多数雷达前端部件采用RF CMOS。通常的配置是将RF组件放在一个PCB上，在另一个PCB上进行信号处理。（可以找到单芯片雷达单元，但由于处理器和RF分量都运行热，可能存在热挑战。）
来自NXP的MR3003收发器芯片的框图说明了汽车FMCW模块的典型化妆。本地振荡器（LO）产生线性频率调制的连续波信号，啁啾由功率放大器放大并从天线发送。接收天线拦截反射信号，然后被放大并与LO信号混合。这种混合产生LO和回波频率的总和及其差异。滤除总和，然后将输出（节拍频率或中频，IF）输出发送到数字化的处理模块。
在典型的汽车FMCW模块中，本地振荡器（LO）产生线性频率调制的连续波信号，啁啾由功率放大器放大并从天线传输。接收天线拦截反射信号，然后被放大并与LO信号混合。这种混合产生LO和回波频率的总和及其差异。滤除总和，差异（节拍频率或中频，IF）输出数字化。ADC的数字化输出转到信号处理器，用于分析目标的结果。信号处理器通常包含在两个和六个内核之间，并且包括用于FFT的专用硬件。
值得注意的是，其他汽车子系统的接口往往是雷达系统的严重限制因素。为了了解为什么，考虑一个雷达传感器以20ms / sec的有效速率在10毫秒的测量时间内以50毫秒的循环时间来样。如果ADC处于12位/样本，则快速计算为每次测量提供1.2 MB，四个接收通道的24 MB / Sec数据速率。问题是今天最快的管道是高速以太网。其比特率为100 Mbit / sec或仅为11.75 MB /秒。因此，如果与雷达传感器一起使用，则高速以太网连接将以12.25 MB /秒的速率备份传感器数据。
今天的自动雷达通常使用啁啾波形，其频率从77增加到77.8 GHz。发送和回波信号之间的频率瞬时差异与时间延迟成比例，时间延迟与范围成比例。因此，IF信号的测量提供了范围信息。它的数字化版本是计算范围和识别目标的基础。
当目标正在移动时，会产生复制。由于多普勒效应，反射波的频率存在频率，因此IF频率不仅取决于范围，还取决于目标的相对速度。为了解决歧义，自动雷达通常使用它们的信号处理器将多普勒频率与范围频率分开。
通常的技术是发出几个快速的啁啾，即一个啁啾序列。结果数据被放入一个数据矩阵中，该数据矩阵通常表示为一个二维数组，每个采集到的啁啾的检测频率显示在一列中。
自动雷达通常使用其信号处理器将多普勒频率与范围频率分离。通常的技术是发出几个快速啁啾，然后将所产生的回声数据放入通常表示为二维阵列的矩阵中，其中每个收集的啁啾的检测到频率在单个列中。列的内容通常被称为“快时间”，而行的内容被称为“慢时间”。在缓慢时间条目上执行的FFT，然后在慢速数据上进行FFT给出一个或多个目标的速度和范围。汽车应用还需要在雷达传感器的角度位置来解决目标。为此，雷达通常在四到16个天线之间采用。在每个天线输出上发生快速和缓慢的FFT。由此产生的数据通常被视为多维数据集X和Y轴由快速和慢速数据和a组成Z轴表示每个天线的数据。实际上，这个立方体代表了一个带有速度轴、距离轴和方位角轴的3D地图。
列的内容通常被称为“快时间”，而行的内容被称为“慢时间”。啁啾序列信号处理首先对快时间项进行FFT，然后对慢时间数据进行FFT。快速时间轴上的FFT有效地提供了所谓的范围压缩，因为它将所有反射能量压缩到一个范围内。类似地，沿慢时间轴的第二个FFT提供速度压缩。在一个简单的情况下，有一个单一的目标，在目标的距离和速度得到一个单一的峰值。
二维FFT给出一个或多个目标的速度和范围。目标基本上高于一些噪声阈值。（此阈值的设置是自身和本身的处理问题。）但是汽车应用还需要在从雷达传感器的角度位置解决目标。为了测量该角度位置，雷达通常使用多个天线，通常在4和16之间。在每个天线输出上发生快速和慢速的FFT。由此产生的数据通常被视为多维数据集X和Y轴由快速和慢速数据和a组成Z轴表示每个天线的数据。实际上，这个立方体代表了一个带有速度轴、距离轴和方位角轴的3D地图。
目标的角位置由相邻雷达光束中的接收信号的幅度比确定，通常称为单孔技术。Monopulse技术在略微不同的方向上发送雷达信号（也许略有不同的阶段）。反射信号分别放大并彼此相比放大，指示哪个方向具有更强的返回，因此是相对于雷达的主轴的靶的一般方向。这种比较发生在一个脉冲期间，因此是Monopulse Moniker。
Monopulse方法的好处是它是计算方式便宜 - 它可以在每个测量周期中轻松跟踪100个目标。一个缺点是相对粗略的角度分辨率。因此，雷达系统信号处理器通常对每个回波应用快速测试，以辨别它是否来自单个目标或必须分开的几个目标。分离过程需要使用更复杂的算法，例如Bartlett或MVDR（最小方差失踪响应）波束成形。
天线的有效接收横截面（孔径）越大，解决目标角度的能力越大。这就是为什么对汽车雷达的MIMO（多个/多个）天线阵列非常兴趣的原因。具有仅四个接收通道的MIMO阵列和三个发送通道可以合成12个虚拟接收天线的阵列，其在天线孔中的相应升高。
总而言之，汽车应用中的啁啾序列FMCW雷达通常可以在20至200米的典型范围内将目标范围分解到7至36之间。范围分辨率反向依赖于Chirp带宽;带宽可以是800 MHz，1 GHz或1.6 GHz。自动雷达通常可以将速度解析为0.14至1.14米/秒的速度。
最终要注意的是情境因素可以极大地影响雷达性能。经典例子是应用于保险杠的金属涂料。油漆不仅覆盖了保险杠，还包括用于停车的雷达天线。专家说，这种金属涂料将雷达的检测范围降低1.5至1.7。DW.
参考
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