穿過迷霧——車載雷達的未來之路

　　您深夜還在路上疾馳，急著趕時間，您的電子記錄器幾乎填滿了，您的卡車嚴重超載。雨下得越來越大。您覺得太快了，但是周圍的汽車卻一點也不慢。

　　突然，一陣警報讓您精神起來。您本能的透過前大燈來觀察前面——什么也看不清。但是您的汽車已經開始了緊急剎車。您撇了一眼儀表盤上的顯示，在那里，一片紅色的圖像越來越大，是一輛翻倒的貨車，擋住了彎道周圍的車道。您的卡車自己停下了，前大燈照亮了正在努力救出貨車司機的救援人員。

　　歡迎來到雷達輔助駕駛世界。

　　今后幾年中，雷達會在高級輔助駕駛系統（ADAS）的發展中扮演重要角色。隨著其角色的擴展，雷達收發器、信號處理和自動避險等功能將使得車載ADAS系統越來越像作戰飛機中的戰術系統，將對汽車系統設計基礎產生很大的影響。

　　為什么是雷達？

　　對ADAS的大部分討論都集中在使用可見波長攝像機的被動視覺系統上。而Freescale半導體公司的雷達系統工程師Ralf Reuter很有說服力的論證了77-GHz雷達的作用。Reuter在一次最近的訪談中談論到：“重要的一點是，［ADAS傳感技術］只有雷達是與天氣無關的。而攝像機在識別目標上有優勢，雷達更善于探測物體，測量其速度?！盧euter解釋到，出于這些原因，很多重視探測和風險分類評估的早期系統會選擇雷達。他指出：“在歐洲，對卡車緊急剎車系統有很大的需求。它是基于雷達的?！?/p>

　　雷達系統會啟動一個簡單的中距離系統，向前直視整條道路。但是，很快會發展到多傳感器系統，同時包括長距離前視和短距離360度危險評估功能，如圖1所示。

　　圖1.雷達系統能夠進行前向搜索，以及觀察車輛四周。

　　圖片經過Freescale半導體公司的授權

　　雖然光學視覺系統非常成熟了，而雷達系統的優勢會使其更加完善。Reuter預測，在不久的將來，具有目標識別的多攝像機復雜系統能夠融合視頻和雷達數據，對周圍的世界建立動態模型。

　　采集信號

　　理解雷達對汽車系統設計的影響是從理解傳感器開始的。大部分汽車雷達設計都愿意使用24或者77-GHz自由頻段。發送器一般是頻率調制的連續波（FMCW）設計，它發出“啁啾”：在頻域的快速變化，如圖2所示。

　　圖2.車載雷達將使用啁啾類型的FMCW。

　　圖片經過Freescale半導體公司的授權

　　Reuter解釋說：“FMCW最大的優勢是簡化了對反射信號的理解。您可以從反射頻率中直接讀取目標范圍，從多普勒頻移中得出速度。與脈沖調制方案相比，產生CW不太復雜，理解起來也很容易，很可靠。這是車輛廠商最關心的問題，他們覺得花在改進ADAS上的每一個歐元都直接來自企業利潤。

　　接收信號也需要低成本新穎的設計。通過采集方位信息來收集反射信號需要機械掃描天線或者相控陣天線，并且結合了數字聚束算法。天線后面一般是具有很多通道的零差接收機，這是天線設計所需要的——用于簡單旋轉天線，一個陣列有16個。

　　Reuter說：“接收機輸出是DC-20-MHz頻帶的基帶信號?！痹O計實現具有良好方位角分辨率的系統會有8至16個通道，需要8至16個高速模數轉換器（ADC）。