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。
现在广泛使用的雷达有好几种。在车辆上使用的这种类型叫做调频连续波(FMCW)。(有关于OFDM和随机雷达的学术研究，但这些类型需要比目前实际使用的更多的处理能力。)FMCW不是发出一个简单的从目标反射回来的脉冲，而是发出一个啁啾，一个在传输过程中频率上升的脉冲。从发射机发出的啁啾频率和接收到的反射频率之间的差异(在任何时候)与发射机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
目前典型的车载雷达模块包含五个主要功能模块:天线、射频部分、高速数字接口、信号处理器和功率部分。
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，然后将其放大并与LO信号混合。这种混合产生LO和回波频率和它们的差。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，本振(LO)产生线性调频连续波信号，即啁啾，由功率放大器放大并从天线传输。接收天线拦截反射信号，然后将其放大并与LO信号混合。这种混合产生LO和回波频率和它们的差。和被过滤掉，差值(拍频或中频，IF)输出被数字化。ADC的数字化输出送到信号处理器，该处理器对结果信号进行目标分析。信号处理器通常包含2到6核，包括用于fft的专用硬件。
需要注意的一点是，与其他汽车子系统的接口往往是雷达系统的一个严重限制因素。为了了解原因，考虑一个雷达传感器在10毫秒的测量时间和50毫秒的周期时间中以20毫秒/秒的有效速率采样。如果ADC是12位/采样，一个快速计算给出1.2 MB每测量和24 MB/秒的数据速率为4个接收通道。问题是，当今最快的管道是高速以太网。比特率为100mbit /s或11.75 MB/s。因此，如果与雷达传感器一起使用，高速以太网连接将以12.25 MB/秒的速度备份传感器数据。
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。
自动雷达通常使用信号处理器将多普勒频率和距离频率分开。通常的技术是发射几个快速的啁啾，然后将得到的回波数据放入一个矩阵中，这个矩阵通常表示为一个二维阵列，每一个采集到的啁啾的检测频率显示在一个列中。列的内容通常被称为“快时间”，而行的内容被称为“慢时间”。对快时间项执行FFT，然后对慢时间数据执行FFT，给出一个或多个目标的速度和范围。汽车应用还需要从雷达传感器的角度位置来解析目标。为了做到这一点，雷达通常使用4到16个天线。每个天线输出都有一个快时和慢时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.表示每个天线的数据的轴。有效地，这种立方体表示具有速度，距离和方位角轴的3D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.表示每个天线的数据的轴。有效地，这种立方体表示具有速度，距离和方位角轴的3D图。
目标的角位置是由接收信号在相邻雷达波束中的幅值比决定的，通常称为单脉冲技术。单脉冲技术将雷达信号发送到稍微不同的方向(也许还有稍微不同的相位)。反射信号分别被放大，并相互比较，表明哪个方向有更强的回波，从而表明目标相对于雷达主轴的总方向。这种比较是在一个脉冲期间进行的，因此被称为单脉冲。
单脉冲方法的优点是计算成本低——它可以在每个测量周期轻松跟踪100个目标。缺点之一是相对粗糙的角度分辨率。因此，雷达系统信号处理器通常会对它们识别的每个回波进行快速测试，以决定它是来自单个目标还是来自几个必须分离的目标。分离过程需要使用更复杂的算法，如Bartlett或MVDR(最小方差无失真响应)波束形成。
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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