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毫米波雷达简介

1年前浏览9929

      首先对毫米波雷达做一个通俗的定义:他是一个传感器,将预设定好的信息通过天线电路发送出去(此时空间中已有携带信息的电磁波),碰到前方物体,电磁波会反射回来,再通过解析发射和接收信号的异同,将处理后的数据以友好的方式呈现出来;整个信号处理流程有各自的细分专业领域,是一个比较庞大的应用系统;

      毫米波雷达的应用方面较广,比较熟悉的有目前火热的自动驾驶,农林业无人机等,除此之外安防检测、水利预警、工控领域也有应用场景;本文以车载行业为切入点进行简单剖析;

一、应用场景

     车载行业目前国内规定的工作频段在77G,一方面芯片集成技术已经较为成熟,一些芯片供应商如德州仪器,NXP、英飞凌、加特兰半导体等,近年的出货量随着行业的发展急速上升。车载雷达主要工作方式有长距、中距、短距离检测;细分场景有盲区检测[blind-spot detection (BSD)], 变道辅助功能[lane-change assist (LCA)],前/后向预警系统[front/rear cross-traffic alert (F/RCTA)], 自动紧急制动[autonomous emergency braking (AEB)],和自适应巡航 [adaptive cruise control (ACC)]等; 

二、主要厂商
在全球毫米波雷达市场上,占主导地位的是德国、美国、日本等国家,主要厂商包括博世、大陆集团、海拉、德尔福、富士通天、电装等。据 OFweek 统计,毫米波雷达市场出货量前三的企业为博世、大陆和海拉,市占率分别为 19%,16%,12%,行业 CR3 为 45%,CR5 为 68%。中国车载毫米波雷达行业起步较晚,行业仍处于初级发展阶段。走在国内毫米波雷达前列的公司主要包括德赛西威、华域汽车、华为、大疆与长沙莫之比智能、森思泰克等;

三、技术需求

       雷达测距是通过测量回波时延来计算, 测速是根据多普勒效应所得的多普勒频移来计算,对于 FMCW 信号体制的汽车防撞雷达系统, 回波时延对应中频信号的差拍频率, 多普勒频移对应多周期脉冲间的多普勒频率, 则时域参数估计问题即转换成频域频率估计问题;在信号处理端,相关处理手段包括快速傅里叶变换Fast Fourier Transform, FFT,Multiple Input Multiple Output, MIMO体制,Digital Beam Forming, DBF自适应数字波束形成,恒虚警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)检测,算法领域包括多重信号分类(Multiple Signal Classification, MUSIC) 算法及 Root-MUSIC 等扩展算法;

以TI1642处理框架为例,主要由射频前端、中央控制单元和DSP三部分构成,再外接控制电路(电源、CAN),感兴趣的朋友可以参考下面的链接:

AWR1642 Single-Chip 77- and 79-GHz FMCW Radar sensor datasheet (Rev. C) (ti.com.cn)

整个过程通常有5个步骤:

  1. 初始化系统,主要是上电,启动预处理模块;

  2. 开始芯片端的一些配置工作,比如天线通道使能,采数功能,chirp波形配置等(FMCW体制雷达);

  3. FPGA数据处理:此过程对回波信号处理;

  4. DSP数据处理:分析数据过程,结合相应的算法、软件功能,得到衡量雷达的关键参数指标;

  5. CAN总线通信:数据可视化过程;


四、总结
提供了毫米波领域的相关定义、功能及相应处理技术;
主要参考资料:
  1. TI官网毫米波专题培训;

  2. 电子科技大学魏青老师的雷达原理课程;

来源:雷达天线站
电源电路半导体汽车电子芯片通信水利Fourier Transform控制无人机
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首次发布时间:2023-06-06
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雷达天线站
硕士 专注天线仿真和设计
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