雷达的扫描方式
FMCW雷达是汽车上实现精度的标准系统,采用FSK(Frequency Shift Keying)。为了更快地探测目标,ESR(Electronically Scanning Radar)正在被DBF(Digital Beam Forming)方法所取代。MIMO用于成像雷达。
在拥挤的环境中降低雷达相互干扰的方法已经在研究中。但同一传感器的频段分割和跳频在实施上具有挑战性。
Furukawa在2016年对24GHz NB SRR进行了脉冲编码和压缩,用以降低功耗。
脉冲雷达正在被麦格纳和PCR(Pulsed Coherent Radar)初创公司Acconeer使用。
光束反弹已被用于探测车辆前方的物体。英菲尼迪和日产车型都受益于日立开发的技术,使AEB提前通知前方看不见的车辆在交通繁忙的队伍中进行紧急制动。
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种宽带数字传输和编码的方式。在车载领域,它可以实现不同车辆雷达传感器之间的通信,从而向另一辆车发出即将到来的制动和机动的警告。
极化雷达(Polarimetric Radar)最初是在气象站中使用的。通过发射极化雷达波,传感器可以从反射波中确定目标的材料。德国公司Astyx开发此类技术,后被通用Cruise收购,据说是为了防止该技术落入竞争对手。
Navtech已经开发了一种技术,利用狭窄的雷达波束从车顶支架上机械旋转360度,类似于Velodyne的激光雷达。这种雷达波束发送高功率信号,以提高信噪比并增加探测距离。然而,这种技术不能应用于汽车雷达,只能用于工业自动驾驶车辆或采矿和物流的高精测绘。它的垂直视野很窄,这意味着它不能解决目标高度和在变化的坡度上以及高架下行驶的问题。如果局限于平面安装,这种高信号将导致高功耗、更大的噪声和热管理问题。
通用Cruise开发的角雷达LRR原型可能使用机械运动来扩大视野。
Acconeer的PCR
PCR(Pulsed Coherent Radar)使用相干测量脉冲序列的回波相位,脉冲间隔为几皮秒。这使得飞行时间的距离、速度和方向的测量具有高精度和毫米级的精度,但没有FMCW的高功耗。
Acconeer的A111舱内雷达参考设计可以检测呼吸,但使用的功耗仅为Infineon、Socionext和其他公司(FMCW方式)的十分之一。在0.1Hz的帧率下为0.2mW,1Hz为1mW,100Hz为20mW。A111的FoV为80°H/40°V。Acconeer将增强传感器,使分辨率提高到微米级,并能够检测面部运动。负载率为5%(也就是说,它是95%的关闭),脉冲波为200-500皮秒,工作频率为30MHz。
因此,这个概念因为低功耗就非常适合电动车。PCR未来还会支持DMS。Acconeer还开发了用于消费电子和IoT应用的雷达芯片组,以及ITS,如停车场传感器(向用户显示哪里有可用的停车位)。
在60GHz(57-64GHz)概念支持汽车舱内和其他领域的应用。可能包括机器人、智能手机上的接近感应和手势控制、停车基础设施传感器、IoT、工业、农业(流量测量)和医疗保健。
这个概念的探测范围是10m(或更长到从水面反射的20m),使用ASIC将前端基带与天线网格/通道(即AiP,封装天线)集成在一起。
而超声波和红外传感器则需要一个大孔径的镜头,不能像雷达那样隐藏起来。超声波受声音和温度影响,红外受环境光影响。可以在PCR上增加一个双曲透镜和Frezel场景板,使雷达光束准直,增加射程。
如果是玻璃天窗,舱内监控PCR传感器可以安装在车顶、后视镜模块和侧柱上。
在车载领域,Acconeer正与Alps Alpine合作,目标是DMS/OMS、CPD(因为它可以穿透摄像头无法穿透的毯子)、电动升降门感应(比现有的电容式传感器更坚固)、手势控制的HMI(利用其分辨率和机器学习来识别手指动作)。还可用于安全带提醒传感,以消除因将包等物体放在座位上而引起的错误警报。
其他车载应用包括开门预警,检测附近的电线杆或其他车辆,防止车门被剐蹭(通过使用与盲点检测相同的传感器);液位测量,传感器放置在油箱顶部,并使用软件过滤车辆行驶时的运动;手势控制的灯光开关;触摸屏激活;以及接近车辆的感应。
可以在中控边上相隔10cm处部署两个芯片,以检测是司机还是乘客的手在激活系统,从而防止司机分心。
但目前ADAS领域还没有计划采用76-81GHz雷达。
A111传感器需要一个外部处理器,通常是一个ARM Cortex M0-M4单处理内核的MCU。
60GHz的雷达芯片采用的是Global Foundries的40nm CMOS工艺,单一的发射和接收通道。软件算法是Acconeer公司专有的。
从A111开始,有XM112高性能模块和一个XM132基本入门模块。现在已经有了评估样品。
之后就是A121,2021年第三季度推出,2022年下半年开始生产。由于比A111集成度更高,它的功耗更低,数据质量更高,探测距离更大,工作温度范围也更大。Alps Alpine将协助使该芯片获得AEC-100-2认证。Acconeer赢得了一家欧洲高端品牌的电动升降门传感器的订单。
2024年的A211将采用多天线(减少对另一个传感器的要求),提高角度分辨率,在传感器中进行数据处理,甚至扩大范围。
其他合作伙伴包括组装和封装的Amkor和负责产品测试的Presto。
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