领先同行Renesas汽车雷达应用

通信和传感技术已经改变了汽车行业。汽车越来越多地包括与其环境交互的功能和系统，获得对周围空间的意识，相互之间以及与基础设施联网，并检测可能的危险来源。我们可以认为车辆已经获得了它们自己的“感觉”，GPS导航晶振，它们知道它们在哪里，并且现在可以看到、听到和感觉到它们周围发生的事情。

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汽车传感器是提高道路交通安全和达到自动驾驶第4级和第5级的关键。网络摄像头晶振，先进传感器技术的使用将允许通过警告信号和自动安全功能来预防事故，从而实现"零愿景"的目标:到2050年交通事故零死亡。在这个意义上，2019年，欧洲议会批准了一项法律，规定从2022年5月起，新车型和现有车型的所有新车都必须具备智能速度辅助系统、高级紧急制动系统和车道保持系统等安全功能。

此外，买车时，安全措施变得越来越重要。为此，欧洲新车评估计划(欧洲NCAP)自2020年起将紧急制动系统纳入评估范围。这迫使该行业加大努力，在车辆中加入新的检测功能。

用于ADAS/AS的汽车传感器

不同的选项可用于感应车辆周围的环境。然而，对于完全自动驾驶，将需要不同传感技术的组合，以便能够提供完整的360°检测。整个系统可以被视为汽车的“感官”，提供与周围环境互动的方式，并创建一个安全的“茧”。每种技术都有其优缺点，如下表1所示，因此完全自动驾驶将需要不同来源的组合，如图2所示。

表1。汽车应用中不同传感器技术的优缺点

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汽车雷达

雷达是一种众所周知的技术，它依靠发送和接收电磁波来测量、检测和定位环境中的障碍物。雷达专门用于汽车应用，因为车辆是电磁波的良好反射体，因此可以精确地确定它们的距离、位置和速度。

在汽车环境中，网络设备晶振，调频连续波(FMCW)雷达用于不同的频段，具体取决于应用。FMCW雷达的原理将在下一篇雷达博客中解释。雷达的基本拓扑结构如图3所示。它包括一个或多个雷达单片微波集成电路(MMIC)收发器，连接到高性能处理单元(MCU或SoC)。芯片的拓扑结构和数量将取决于雷达模块在车辆上的位置及其必须覆盖的应用，也如图4所示。

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国际电信联盟(ITU)根据其功能定义了两类汽车雷达系统:

• 第1类:包括为驾驶员提供舒适功能的雷达系统，行车记录仪晶振，使驾驶更加轻松。这一类包括自适应巡航控制(ACC)和防撞(CA)雷达，测量范围可达250米。
• 第2类:它定义了高分辨率应用的传感器，增加了车辆的被动和主动安全性，例如，盲点检测、变道辅助和后方交通路口警报，以及检测车辆附近的行人和自行车。范围低于1类，最大50米至100米，取决于应用。这些系统的目的是通过提高车辆的被动和主动安全性来改善交通安全。

雷达的类型也可以根据测量范围进行分类(图5):

• 短程雷达(SRR)，视野大，分辨率高，射程可达50米。
• 中程雷达(MRR)，视野中等，射程可达100米，
• 远程雷达(LRR)，不需要高分辨率或宽视野，但目标是尽可能高的范围，高达250米。

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为了提供360°覆盖，需要在汽车上放置不同功能的不同雷达传感器，如图6所示。所获得的数据必须被组合以获得关于周围环境的实时准确信息。

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雷达传感器可以很容易地安装在汽车的常见元件后面，如保险杠或公司标志，这样它们就不可见，也不影响美观。随着工作频率的提高，这种集成变得更加容易，因为天线的尺寸(它决定了模块的尺寸)与波长成线性比例，因此与工作频率成反比。汽车雷达系统曾经使用四个主要频段，两个在K频段(约24GHz)，两个在E频段(76GHz至81GHz)，如图7所示。

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然而，由于对射电天文学和地球探索应用的干扰，进口贴片晶振，24GHz波段将停止使用。作为替代，从76GHz到81GHz的频带已经被大多数国家接受作为用于汽车雷达的频带。其中，1GHz带宽保留给LRR (76GHz至77GHz)，4GHz带宽则用于要求更高分辨率的应用，如表2所示。

表二。根据ITU建议ITU-R M.2057-0，76GHz至81GHz频段的典型汽车雷达特性

雷达市场

新车辆中新的安全和舒适特性的集成导致了雷达市场的激增。汽车是该市场增长最快的部分，预计到2025年将超过100亿美元，如图8所示。

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如果我们只考虑雷达MMIC收发器，市场预测将超过12亿美元，GaAs技术几乎消失，CMOS有源晶振将快速增长，到2025年将成为主导技术。

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结论

雷达模块已经成为现代车辆的标准特征。虽然在距离分辨率方面，它们相对于其它技术有一些缺点，但其可靠性和多功能性使其成为现代ADAS/AD系统中不可替代的器件。从76GHz到81GHz的更高频率转换带来了新的技术挑战，但也使其成为半导体行业新发展的一个令人兴奋的领域。