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- 德州仪器技术干货|77GHz 雷达传感器在汽车和工业中的应用
- 发布日期：2024-02-13 10:51 点击次数：194
在过去的十年里，雷达传感器逐渐发展成为一种适合汽车和工业应用的成熟传感方法。雷达技术非常适合高级驾驶辅助系统，因为它有助于实现需要远距离、环境弹性和更高传感分辨率的设计 (ADAS) 例如碰撞检测和液位检测。
基于互补金属氧化物半导体的推出 (CMOS) 的片上系统 (SoC) 雷达传感器适用于停车辅助和踢开 (KTO) 雷达技术应用于感应、门障碍物检测、机器人和电动自行车，变得更容易开发和部署。
为了满足成本和功率有限的汽车和工业应用的需求，目前 77GHz 雷达 SoC 传感器需要采用新的设计架构。德州仪器 AWRL1432 和 IWRL1432 SoC 该设备具有电源管理功能，可快速切换不同的电源状态，必要时可有效运行雷达前端、数字处理核心或存储器等内部元件。该装置的平均功耗也可能高于 1W 典型值降至低于 5mW(取决于线性调频脉冲配置)使硬件设计师在热性能设计上更加灵活，并通过去除散热器和简化印刷电路板设计来降低成本。
借助基于软件的雷达实现更灵活的新安装
汽车制造商对感应模式的选择通常取决于传感器在车辆中的用途。例如，当车辆停止并锁定车辆时，踢开并打开它 (KTO) 传感器应处于待机检测模式。为了防止停车时车辆电池耗尽，汽车制造商传统上会选择低功耗感应模式，如电容式或超声波。不幸的是，这些类型的传感器在错误检测、环境可靠性和性能识别方面面临着挑战。AWRL1432 等低功耗 77GHz 雷达的待机状态检测功耗低于 在任何环境条件下，3mW都能提高识别精度，并有助于简化安装，从而降低整个系统的部署成本。
雷达传感器可以根据低功耗或高性能的要求，动态切换到不同的运行模式。 KTO 例如，感应器件可以低于 3mW 待机状态检测模式下运行，检测人员后切换到高性能模式，进行踢姿识别和错误检测，如图所示 1 所示。
图 1：一个 AWRL1432 低功耗和高性能模式之间的动态切换雷达传感器
在 ADAS 传统的停车辅助系统应用于该领域 8 至12 超声波传感器和摄像头传感器正在发展成为一个更强大、更具成本效益的自动化系统。虽然每个超声波传感器都能有成本效益，但主要缺点是传感器影响汽车美观(因为必须打孔)、性能差，距离检测性能差(最小和最大可测距离)，环境恶劣。
目前，汽车设计师可以使用角雷达传感器，具有停车辅助功能和成本效益 TI AWRL1432 集成雷达 SoC，覆盖汽车周围的视野，ADI亚德诺半导体，芯片线上商城，模拟芯片而不是添加更多的超声波传感器，如图所示 2 所示。AWRL1432 超短距离雷达传感器可以检测到近距离 3cm 和远至 15m 静态物体，具体取决于天线配置。
图 2：采用雷达传感器实现 360 辅助覆盖度泊车
如图 3 所示，您可以在车辆保险杠中央使用相同的传感器进行停车辅助和 KTO，并使用角传感器进行停车辅助和盲点检测。为了实现这种多模式功能，雷达传感器不仅必须由软件配置，还必须具有从高性能到低功耗的架构灵活性。
图 3：停车辅助采用多模式雷达传感器 KTO
在恶劣的工业环境中，借助低功耗雷达传感器轻松使用
超声波传感器广泛应用于非汽车应用中的物体和人员接近感应，如停车场护栏中的车辆进出控制或非公路车辆（如建筑叉车、农业机械和电动自行车）的防撞，如图所示 4 所示。鉴于精度要求越来越高，77GHz 超声波传感器将逐渐取代雷达传感器。IWRL1432 低成本有助于使停车障碍传感器更经济，以更小的形状实施和部署。这种传感器具有较高的射频性能，也适用于电动自行车、踏板车和农业设备的物体检测和部署。需要检测这些设备 1m 至 60m 物体和人员的上述距离。
图 4：能够应对感应挑战 77GHz 雷达传感器在恶劣环境中的应用
如图 5 所示，液箱液位传感器通过发射液体或固体表面（如化学品、油或液体）反射的无线电波来测量工业环境中的液体和固体材料。即使在蒸汽、泡沫等具有挑战性的条件下也可以测量。这类应用的主要要求是功耗低、检测精度高、工人安全性高。77GHz IWRL1432 传感器内置深度睡眠模式，每次测量低于 10mJ 功耗符合安全完整性等级 2 提供毫米级测量精度的标准。
图 5：安装在工业液箱顶部 77GHz 用于液位测量的雷达传感器
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