TI通過級聯雷達方案,實現高分辨成像

ADAS對車輛的控制提供了生活質量和安全方面的益處,它使駕駛行為更安全,難度更小。提高生活質量方面包括車輛能夠自行停車,或確定是否有可能換道,並提供自動巡航控制等——車輛相對於前方車輛保持恆定的距離,本質上是跟蹤前方車輛的速度。

自動剎車和避碰是防止駕駛員注意力不集中而發生事故的安全措施。這些功能的工作原理是通過觀察汽車前面的區域,並在發現可能撞到障礙物時向ADAS子系統發出警報。實現這些技術需要各種傳感器來探測環境中的障礙物,並實時測出它們的速度和位置。

級聯雷達

調頻連續波(FMCW)雷達可以精確測量障礙物和其他車輛的距離和相對速度;因此,雷達在自動車輛應用(如泊車輔助和變道輔助)和汽車安全應用(自動剎車和避免碰撞)中都很有用。

雷達相對於相機和光探測測距(激光雷達)系統的一個重要優勢是,雷達相對不受環境條件(如雨水、灰塵和煙霧)的影響。FMCW雷達發送電磁波,因此可以在完全黑暗的環境下工作(雷達不受眩光的影響)。與超聲波相比,雷達的信號傳輸距離更遠,時間更短。

儘管雷達技術有許多優點,但在許多情況下,汽車製造商至今仍然採用相機傳感器來讓系統做出最終的安全決策。

雷達傳感器也在作為二次傳感器使用;車輛系統接收到雷達預警,在相機傳感器驗證後才決定採取行動。主要原因是雷達角分辨率的限制。目前大多數車輛上的雷達傳感器缺乏區分相同距離和相對速度的靜態物體的能力。

一個典型的前向雷達傳感器大約有5度的角分辨率,對應的能力是在100米的距離處分辨8.5米的物體。小於8.5 米的目標作為一個目標出現。例如,一輛車停在正確的車道上,可能看起來像一個路燈,從而會被安全系統忽略。

TI成像雷達方案可改變這種情況。

TI成像雷達是一個由四芯片級聯解決方案,它類似於單片傳感器,不過在TX波束形成模式下可獲得20Log10(NTX)信噪比增益和360/(N*pi)角分辨率(N是MIMO配置中虛擬天線的數量)。

TI通過級聯雷達方案,實現高分辨成像

在TI成像雷達解決方案中,將所有天線線性放置在一維中,使靜態目標之間的距離達到0.6度,並可達到350 m的目標探測範圍(角度分辨率取決於天線配置和TX/RX天線數量)。

這種性能使TI成像雷達成為車輛的主要傳感器,並通過提高靜態和運動物體圖像分辨率,進而能跨越天氣和能見度條件提高安全性。

TI級聯雷達設計

TIDEP-01012演示了一個遠程波束形成配置和一個較短的距離內高角度分辨率的MIMO配置。這一參考設計可作為各種遠程和成像雷達應用中設計一個獨立的傳感器的起點。TI級聯射頻基準設計已證明,汽車目標檢測超過350米,並具有1.4度角分辨率。

TI通過級聯雷達方案,實現高分辨成像

AWR1243P設在每幀的基礎上交錯波束形成和MIMO配置,使得系統可實現多模式雷達功能。這使得傳感器設計人員能夠根據場景的要求,在AWR1243P級聯設備陣列上實現最佳的範圍和角度分辨率。

波束形成天線通過多級聯AWR1243P器件可以給傳感器提供更高的輸出功率,從而可以降低探測目標截面積,或增加了距離檢測,或兩者兼備。因此,該模式經常被應用於汽車、摩托車、行人、路標、橋樑和其他350米或以上的道路物體和障礙物檢測。

在中程應用中(150米範圍),MIMO陣列天線通過多個級聯的AWR1243P設備,允許傳感器設計人員最大限度地增加天線的數量,從而大大提高了角度分辨率。這樣就可以使分辨率低於1度:真正的成像雷達能力。

AWR1243P級聯雷達

本文的設計為級聯成像雷達射頻系統的研究提供了基礎。該級聯雷達設備可以支持遠程雷達(LRR)波束形成應用,以及具有增強角度分辨率性能的中程(MRR)和短程雷達(SRR) MIMO應用。

AWR1243P級聯雷達RF開發包通過多設備波束形成配置已被用於估計和跟蹤(在方位角平面)超過350米的位置。此外,在TDMA-MIMO結構中,該系統還演示了低至1.4度的方位角分辨率。

特點:

•用於LRR、MRR和SRR應用的兩或四芯片調頻連續波雷達傳感器。

•探測距離超過350米的物體(例如汽車和卡車),距離分辨率為35釐米;在150米檢測到人類RCS物體。

•天線視場±70º,分辨率約為1.4度

•可提供MATLAB MIMO和波束形成代碼示例

•基於AWR1243P的展示設計

•充分解釋了級聯成像雷達前端波束形成和MIMO配置


分享到:


相關文章: