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TI_AWR1243P级联雷达RF方案,实现高分辨成像

ADAS对车辆的控制提供了生活质量和安全方面的益处,它使驾驶行为更安全,难度更小。提高生活质量方面包括车辆能够自行停车,或确定是否有可能换道,并提供自动巡航控制等——车辆相对于前方车辆保持恒定的距离,本质上是跟踪前方车辆的速度。

自动刹车和避碰是防止驾驶员注意力不集中而发生事故的安全措施。这些功能的工作原理是通过观察汽车前面的区域,并在发现可能撞到障碍物时向ADAS子系统发出警报。实现这些技术需要各种传感器来探测环境中的障碍物,并实时测出它们的速度和位置。

级联雷达

调频连续波(FMCW)雷达可以精确测量障碍物和其他车辆的距离和相对速度;因此,雷达在自动车辆应用(如泊车辅助和变道辅助)和汽车安全应用(自动刹车和避免碰撞)中都很有用。

雷达相对于相机和光探测测距(激光雷达)系统的一个重要优势是,雷达相对不受环境条件(如雨水、灰尘和烟雾)的影响。FMCW雷达发送电磁波,因此可以在完全黑暗的环境下工作(雷达不受眩光的影响)。与超声波相比,雷达的信号传输距离更远,时间更短。

尽管雷达技术有许多优点,但在许多情况下,汽车制造商至今仍然采用相机传感器来让系统做出最终的安全决策。

雷达传感器也在作为二次传感器使用;车辆系统接收到雷达预警,在相机传感器验证后才决定采取行动。主要原因是雷达角分辨率的限制。目前大多数车辆上的雷达传感器缺乏区分相同距离和相对速度的静态物体的能力。

一个典型的前向雷达传感器大约有5度的角分辨率,对应的能力是在100米的距离处分辨8.5米的物体。小于8.5 米的目标作为一个目标出现。例如,一辆车停在正确的车道上,可能看起来像一个路灯,从而会被安全系统忽略。

TI成像雷达方案可改变这种情况。

TI成像雷达是一个由四芯片级联解决方案,它类似于单片传感器,不过在TX波束形成模式下可获得20Log10(NTX)信噪比增益和360/(N*pi)角分辨率(N是MIMO配置中虚拟天线的数量)。

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在TI成像雷达解决方案中,将所有天线线性放置在一维中,使静态目标之间的距离达到0.6度,并可达到350 m的目标探测范围(角度分辨率取决于天线配置和TX/RX天线数量)。

这种性能使TI成像雷达成为车辆的主要传感器,并通过提高静态和运动物体图像分辨率,进而能跨越天气和能见度条件提高安全性。

TI级联雷达设计

TIDEP-01012演示了一个远程波束形成配置和一个较短的距离内高角度分辨率的MIMO配置。这一参考设计可作为各种远程和成像雷达应用中设计一个独立的传感器的起点。TI级联射频基准设计已证明,汽车目标检测超过350米,并具有1.4度角分辨率。

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AWR1243P设在每帧的基础上交错波束形成和MIMO配置,使得系统可实现多模式雷达功能。这使得传感器设计人员能够根据场景的要求,在AWR1243P级联设备阵列上实现最佳的范围和角度分辨率。

波束形成天线通过多级联AWR1243P器件可以给传感器提供更高的输出功率,从而可以降低探测目标截面积,或增加了距离检测,或两者兼备。因此,该模式经常被应用于汽车、摩托车、行人、路标、桥梁和其他350米或以上的道路物体和障碍物检测。

在中程应用中(150米范围),MIMO阵列天线通过多个级联的AWR1243P设备,允许传感器设计人员最大限度地增加天线的数量,从而大大提高了角度分辨率。这样就可以使分辨率低于1度:真正的成像雷达能力。

AWR1243P级联雷达

本文的设计为级联成像雷达射频系统的研究提供了基础。该级联雷达设备可以支持远程雷达(LRR)波束形成应用,以及具有增强角度分辨率性能的中程(MRR)和短程雷达(SRR) MIMO应用。

AWR1243P级联雷达RF开发包通过多设备波束形成配置已被用于估计和跟踪(在方位角平面)超过350米的位置。此外,在TDMA-MIMO结构中,该系统还演示了低至1.4度的方位角分辨率。

特点:

•用于LRR、MRR和SRR应用的两或四芯片调频连续波雷达传感器。

•探测距离超过350米的物体(例如汽车和卡车),距离分辨率为35厘米;在150米检测到人类RCS物体。

•天线视场±70º,分辨率约为1.4度

•可提供MATLAB MIMO和波束形成代码示例

•基于AWR1243P的展示设计

•充分解释了级联成像雷达前端波束形成和MIMO配置

应用场景:

•远程雷达

•成像雷达

•交通监控摄像头

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