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智能傳感

技術(shù)干貨 | 在自動(dòng)泊車應(yīng)用中,雷達(dá)為什么優(yōu)于超聲波

2025China.cn   2022年04月01日

  隨著汽車原始設(shè)備制造商開發(fā)自主性更高的車輛,自動(dòng)泊車技術(shù)也在不斷發(fā)展。這些泊車系統(tǒng)包括泊車輔助(仍然需要駕駛員參與)和自動(dòng)泊車(可以免手動(dòng)操作)。

  當(dāng)今的汽車泊車系統(tǒng)大多使用超聲波和攝像頭傳感器。超聲波傳感器的工作原理是發(fā)出高頻聲波,被其路徑中的物體反射。傳感器通過測(cè)量從發(fā)射到接收所用的時(shí)間來測(cè)量附近物體的距離。但是,超聲波和攝像頭技術(shù)確實(shí)有一定的局限性,會(huì)受到以下因素的制約:

  ● 如泥土和霧這樣的環(huán)境條件

  ● 最小和最大探測(cè)距離

  ● 水平和垂直視場窄

  ● 成本

  即將推出的自動(dòng)泊車系統(tǒng)可受益于 TI 經(jīng)濟(jì)高效的毫米波 (mmWave) 雷達(dá)傳感器,即使在惡劣的環(huán)境條件下也能實(shí)現(xiàn)有效的 360 度全景環(huán)視。此外,毫米波雷達(dá)技術(shù)還可提供重要的環(huán)境信息,例如附近物體的距離、速度和角度。

雷達(dá)傳感器可在各種環(huán)境下使用

  可靠性是其他傳感技術(shù)(如超聲波、電容和攝像頭系統(tǒng))的主要缺點(diǎn)。水、泥土、碎屑、霧、雪以及弱光或強(qiáng)光會(huì)影響其他傳感技術(shù)的效果,但不會(huì)影響毫米波雷達(dá)。雷達(dá)可在各種環(huán)境條件下正常工作。此外,雷達(dá)不需要非金屬保險(xiǎn)杠切口,在保持汽車美觀的同時(shí)也保護(hù)了雷達(dá)傳感器。

在自動(dòng)泊車應(yīng)用中,雷達(dá)為什么優(yōu)于超聲波

  相比其他傳感技術(shù)(如超聲波傳感器),毫米波雷達(dá)可以檢測(cè)到更遠(yuǎn)的物體。雷達(dá)傳感器不是發(fā)射聲波,而是產(chǎn)生無線電波:無線電波的波長在電磁波譜中最長。這些無線電波被路徑中的物體反射,通過計(jì)算其頻率變化即可確定物體的距離。由于無線電波可以傳播得更遠(yuǎn),因此它們的探測(cè)范圍也更大。通過感應(yīng)更遠(yuǎn)距離的物體,可以檢測(cè)到停車場附近的更多物體。TI 的 AWR1843AOP 器件可以檢測(cè)最遠(yuǎn) 50m 的物體。

  除了最大范圍限制外,超聲波傳感器還有最小范圍限制,約為 10cm 到 15cm。而 TI 的毫米波雷達(dá)可以檢測(cè)到近至 4cm 的物體,這可以幫助駕駛員在狹窄、緊湊的停車位上操縱車輛,并檢測(cè)靠近車輛的邊緣。雷達(dá)的通道帶寬與距離分辨率(即區(qū)分兩個(gè)或更多個(gè)物體的能力)成反比。AWR1843AOP 的 4GHz 帶寬與約 4cm 的距離分辨率相關(guān)。

  毫米波雷達(dá)傳感器的優(yōu)勢(shì)之一是其視野寬廣。圖 1 表明超聲波傳感器的視野有限。即使在汽車周圍放置的超聲波傳感器比雷達(dá)傳感器多(通常多達(dá) 12 個(gè)),檢測(cè)方面仍然存在差距。毫米波雷達(dá)的視野覆蓋范圍更廣,可在車輛周圍實(shí)現(xiàn) 360 度全覆蓋,同時(shí)使用的傳感器比超聲波傳感器實(shí)施方案更少。

圖 1:超聲波與毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的距離和視野比較

  其他傳感技術(shù),如飛行時(shí)間和超聲波,可能無法檢測(cè)到遠(yuǎn)低于或高于傳感器高度的物體,AWR1843AOP 的 140 度垂直視野能夠檢測(cè)低處物體,例如路緣、護(hù)柱、小動(dòng)物和道路上的碎片。圖 2 顯示了使用 AWR1843AOP 評(píng)估模塊 (EVM) 檢測(cè)用作低高度路緣的煤渣砌塊。

圖 2:使用 TI 的 AWR1843AOP EVM

檢測(cè)用作路緣的煤渣砌塊

  由于兼具寬視野和高距離分辨率特性,它可以同時(shí)檢測(cè)和區(qū)分多個(gè)靜態(tài)物體。圖 3 顯示了雷達(dá)能夠區(qū)分表面積極小的幾種不同材料(包括木材、金屬和塑料)物體。

圖 3:檢測(cè)各種類型、尺寸和材質(zhì)的多個(gè)靜態(tài)物體

AOP 技術(shù)可加快上市速度

  隨著汽車制造商和一級(jí)供應(yīng)商轉(zhuǎn)為采用 77GHz 毫米波傳感器以提高在泊車時(shí)檢測(cè)物體的性能,TI 的 AWR1843AOP 毫米波雷達(dá)傳感器將天線、雷達(dá)收發(fā)器、數(shù)字信號(hào)處理器、微控制器和接口外設(shè)全部集成到一個(gè)芯片上,如圖 4 所示。將封裝集成到芯片上消除了對(duì)高頻基板材料的需求。與其他雷達(dá)傳感器相比,不使用高頻基板材料可大大降低成本和制造復(fù)雜度,同時(shí)節(jié)省約 30% 的布板空間。

  由于無需設(shè)計(jì)、模擬和表征天線性能,甚至可以加快產(chǎn)品上市速度。此外,TI 的軟件可在公司的 60GHz 和 77GHz 器件中重復(fù)使用和移植,從而加快多雷達(dá)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)。

圖 4:TI 的 AWR1843AOP 毫米波雷達(dá)傳感器

  此外,還可以對(duì) AWR1843AOP 進(jìn)行編程,以針對(duì)多種應(yīng)用重新配置同一個(gè)傳感器。例如,使用同一個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)泊車,以及在打開車門時(shí)檢測(cè)物體,甚至可以將用于盲點(diǎn)檢測(cè)等其他功能的現(xiàn)有雷達(dá)傳感器重新用于實(shí)現(xiàn)泊車?yán)走_(dá)功能,從而降低整體系統(tǒng)成本。

  TI 毫米波雷達(dá)傳感器的優(yōu)勢(shì)包括:車輛周圍 360 度全覆蓋;檢測(cè)范圍更大;可準(zhǔn)確測(cè)量物體的距離、速度和角度。此外,AOP 技術(shù)可讓您更輕松地創(chuàng)建外形尺寸非常小的傳感器。TI 的 77GHz AWR1843AOP 雷達(dá)傳感器可在泊車應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更靈活的檢測(cè)和更好的性能。

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