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汽车雷达是实现更高级别自动驾驶功能的基本传感器
2023-06-07 23:25:00
目前,雷达和摄像头是汽车辅助驾驶的基本框架,涵盖各种短程、中程和远程环境感知。
汽车雷达BU9795AFV-E2通过发射和接收目标物体的电磁波,感知目标距离电磁波发射点的距离、多普勒频率、方位角、仰角等信息。汽车雷达是实现更高级别自动驾驶功能的基本传感器。
根据信号分类,雷达通常有两种基本类型,连续波CW雷达和脉冲雷达。简单的连续波CW雷达只能区分被测物体的速度,缺乏距离感知。因此,通过调频增强CW雷达,即调频连续波FMCW雷达,调频技术给CW雷达带来了检测距离、检测速度和区分多个目标的能力。
DCM雷达进入汽车领域,提高分辨率和准确性
此前,大多数汽车雷达都采用调频连续波FMCW技术,FMCW雷达的低频输出可以在简单的模拟检测电路中实现,并且可以在相对较低的功率下工作,这是其优势。
然而,FMCW雷达受到发射功率、天线效率和接收灵敏度的限制。另一方面,FMCW信号带宽限制了雷达的最大距离,导致距离分辨率不尽如人意。
随着自动驾驶水平的不断提高,对雷达分辨率和精度的要求也在提高,更先进的数字代码调制DCM技术雷达开始受到汽车制造商的关注。DCM雷达以前价格相对较高,是军事领域的常客。
得益于CMOS技术和先进信号处理技术的进步,高性价比的数字编码DCM雷达开始拓宽应用场景,有可能进入汽车领域。
DCM数字编码调制雷达是一种将数字信号调制到正弦波相位进行探测的雷达。该雷达的接收器可以使用匹配滤波器进行距离处理,以处理与各种延迟相关的问题。匹配滤波器的更大带宽可以使DCM雷达产生更小的宽度峰值和更好的距离分辨率,大大提高汽车雷达的整体分辨率和准确性。
DCM雷达还有一个非常独特的性能,即高峰峰值锐度。与FMCW的FFT算法相比,它可以大大提高雷达区分目标的能力。
车用DCM雷达芯片与FMCW雷达芯片的区别
汽车DCM雷达由Uhnder引入市场。以Uhnder的DCM雷达芯片为例,单个DCM雷达芯片可以提供192个虚拟通道,比市场上常见的单个FMCW雷达芯片可以提供更多的虚拟通道。如果通过级联增加虚拟通道的数量,两者可以实现的最高通道差别不大,但DCM芯片级联所需的芯片数量较少,在雷达系统的复杂性和功耗方面具有更大的优势。
另一方面,干扰是FMCW雷达信号经常遇到的困难,汽车雷达发出的信号会相互干扰,影响探测。DCM雷达芯片发出的信号具有唯一的扩频序列,只有相同序列的信号被放大,不同序列的信号被抑制,可以大大减少信号相互干扰的问题。
虽然DCM雷达芯片的带宽很高,但所需的A/D转换器并不像想象的那么复杂和高功率。Uhnder已经证明,DCM雷达芯片所需的低功耗高速ADC在CMOS的射频设计中是可行的。因此,在功率方面,单个DCM雷达芯片和级联后都没有那么高。在相同的分辨率下,DCM在功率方面具有明显的优势。
从模拟和信号处理的角度来看,FMCW需要大量的模拟处理来应对虚拟接收器数量的增加,但只有少数信号在模拟电路中完成,通常需要单独的数字处理芯片。DCM只需要少量的模拟电路,其中大部分信号是通过更先进的算法在数字电路中完成的。整个雷达电路的设计复杂性是不同的。
DCM雷达将这些优势带入汽车领域,可以为自动驾驶技术提供更准确的数字感知。
结语
对于自动驾驶来说,无论算法技术有多深、多复杂,都是基于可靠的数据。如何提高汽车传感器数据的准确性是自动驾驶升级的关键,DCM数字雷达无疑可以促进自动驾驶准确传感的实现。
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