77GHz 雷达传感器在汽车和工业中的应用

在过去十年中,雷达传感器已逐渐发展成一种成熟的传感方式,适用于汽车和工业应用。由于雷达技术有助于实现需要具备远距离、环境弹性和更高传感分辨率的设计,因而非常适合应用在高级驾驶辅助系统 (ADAS) 中,例如碰撞检测和液位检测。

随着推出基于互补金属氧化物半导体 (CMOS) 的片上系统 (SoC) 雷达传感器,适用于泊车辅助、脚踢开启 (KTO) 感应、门障碍物检测、机器人和电动自行车等应用的雷达技术变得更易于开发和部署。

为了满足成本和功率受限型汽车和工业应用的需求,当前的 77GHz 雷达 SoC 传感器需要采用全新设计架构。德州仪器 AWRL1432 和 IWRL1432 SoC 等器件具有电源管理功能,可快速切换不同的电源状态,并在需要时能够有效运行雷达前端、数字处理内核或存储器等内部元件。该器件还可将平均功耗从高于 1W 的典型值降低至低于 5mW(具体取决于线性调频脉冲配置),使硬件设计人员在热性能设计方面具有更大的灵活性,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加灵活的新型安装

汽车制造商对感应方式的选择通常取决于传感器在车辆中的用途。举例来说,当车辆停靠并锁车时,脚踢开启 (KTO) 传感器应处于待机检测模式。为了防止在停车时耗尽车辆电池,汽车制造商传统上会选择电容式或超声波等低功耗感应方式。不过遗憾的是,这些类型的传感器在错误检测、环境可靠性以及性能识别等方面面临着一定挑战。AWRL1432 等低功耗 77GHz 雷达的待机状态检测功耗低于 3mW,在任何环境条件下都能提高识别精度,并有助于简化安装,从而降低总体系统部署成本。

基于对低功耗或高性能的需求,可以将雷达传感器配置为动态切换至不同的运行模式。以 KTO 感应为例,器件可以在低于 3mW 待机状态检测模式下运行,然后在检测到人员后切换至高性能模式,以便进行脚踢姿势识别和错误检测,如图 1 所示。

77GHz 雷达传感器在汽车和工业中的应用

 1:一个 AWRL1432 雷达传感器即可在低功耗和高性能模式之间动态切换

在 ADAS 领域,传统的泊车辅助系统使用 8 至 12 个超声波传感器外加摄像头传感器,而现在正发展成为更强大、更具成本效益的自动化系统。虽然每个超声波传感器都可以具有成本效益,但主要缺点体现在传感器对汽车美观性造成影响(由于必须打孔)、在恶劣环境中的性能欠佳以及距离检测性能(最小和最大可测量距离)不佳。

现在,汽车设计人员可以利用具有泊车辅助功能的角雷达传感器,以及具有成本效益的 TI AWRL1432 集成雷达 SoC,来覆盖汽车周围的视野,而不是添加更多的超声波传感器,如图 2 所示。AWRL1432 超短距离雷达传感器可以检测到近至 3cm 和远至 15m 的静止物体,具体取决于天线配置。

77GHz 雷达传感器在汽车和工业中的应用

 2:使用雷达传感器实现 360 度泊车辅助覆盖

如图 3 所示,您可以在车辆保险杠中央使用相同的传感器来进行泊车辅助和 KTO,并使用角传感器来进行泊车辅助和盲点检测。为了实现这种多模式功能,雷达传感器不仅必须是软件可配置的,还必须具有按需从高性能扩展到低功耗的架构灵活性。

77GHz 雷达传感器在汽车和工业中的应用

 3:多模式雷达传感器在进行泊车辅助和 KTO 

借助低功耗雷达传感器在恶劣的工业环境中游刃有余

超声波传感器广泛用于非汽车应用中的物体和人员接近感应,例如停车场护栏内的车辆出入控制或非公路车辆(如建筑叉车、农业机械和电动自行车)防撞,如图 4 所示。鉴于精度要求越来越高,77GHz 雷达传感器将逐渐取代超声波传感器。IWRL1432 的成本较低,有助于使停车障碍传感器更经济实惠,以更小巧的外形进行实施和部署。此类传感器具备较高的射频性能,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。这些设备需要检测 1m 至 60m 以上距离的物体和人员。

77GHz 雷达传感器在汽车和工业中的应用
77GHz 雷达传感器在汽车和工业中的应用

 4:可应对感应挑战的 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经液体或固体表面(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料位。即使在蒸汽、泡沫和其他具有挑战性的条件下也可进行测量。此类应用的主要需求是较低功耗、高检测精度和工人安全性。77GHz IWRL1432 传感器内置深度睡眠模式,可实现每次测量低于 10mJ 的功耗,符合安全完整性等级2标准,并提供毫米级测量精度。

77GHz 雷达传感器在汽车和工业中的应用

 5:安装在工业液箱顶部的 77GHz 雷达传感器,用于液位测量

结语 

适用于汽车或工业应用的超声波和电容式感应传感器本身具有一定设计挑战。雷达感应领域中的低成本、低功耗器件不仅有助于应对这些设计挑战,还可为车辆周围或工业环境中的新兴应用敞开大门。

分享文章。发布者:OEL电子网,转转请注明出处:https://www.oel.cn/archives/4218

(1)
OEL电子网的头像OEL电子网
上一篇 2023年10月9日 下午3:26
下一篇 2023年10月10日

相关推荐

  • RF 噪声系数规范

    在 RF 应用中,我们通常处理非常微弱的信号,这些信号很容易被我们电路中产生的噪声所掩盖。噪声电平终决定了接收器能够可靠检测到的信号。因此,RF 组件和系统的噪声特性至关重要。在我们关于噪声系数的介绍性文章中,我们了解了如何使用该指标来表征 RF 组件的噪声性能。 现在我们已经熟悉了基本概念,我们可以仔细研究一下噪声系数的定义,并讨论一些有时不够突出的细微之…

    2024年1月3日
    00
  • 边缘计算网关在自动化工业中的优势

    随着信息与通信技术的快速发展,边缘计算技术作为一种新型的计算模型,在越来越多行业得到应用。在自动化工业中,通过引入边缘计算网关,为工厂企业带来诸多好处,如提高生产效率、增强数据传输能力。 边缘计算网关是应用于机器设备与云端平台之间的重要枢纽,它将计算、处理能力部署在设备现场,实现数据的本地处理与分析,实施过程如下: 1、网关部署和设备连接:首先确定现场网络环…

    技术分享 2023年10月20日
    00
  • 光纤跳线介绍

    光纤跳线是现代通信网络中的基础元件,主要用于长距离数据和信号传送,信号损失很小。光纤跳线通常用于数据中心、电信设施和工业自动化系统。这篇博客将为您概要性介绍光纤跳线结构及其用途,以及市面上的主要类型。 何为光纤跳线?光纤跳线亦称光纤接插线或跨接线。它们属一种电缆,由一根或多根光纤组成,外面包有保护护套。光纤由玻璃或塑料制成,传输光信号而非电信号。护套保护光纤…

    2023年12月13日
    00
  • 什么是CDMA技术?CDMA技术的特点

    CDMA(Code Division Multiple Access)是一种无线通信技术,它允许多个用户在同一频段上同时进行通信,通过采用不同的码型来区分不同用户的信号。CDMA技术在数字移动通信领域得到广泛应用,特别是在3G和4G移动通信系统中。 下面是CDMA技术的一些关键特点和优势:码分多址:CDMA采用码分多址技术,即每个用户使用…

    2024年3月14日
    00
  • 如何确保Qi无线充电的安全性

    过去几年中,无线充电联盟(WPC)一直在忙于以多种方式更新广泛采用的Qi标准。当然,随着世界的互联互通变得越来越普遍,无线充电的安全性始终是首要考虑的问题。Qi无线充电规范的版本1.3增加了安全身份验证功能。 版本1.3允许支持Qi的设备验证充电器的身份及其对Qi规范的遵守情况(图1)。这样便可确定充电器与Qi标准是否兼容,以确保它不会损坏或破坏正在充电的产…

    2023年12月21日
    00

联系我们

400-1155-216

在线咨询: QQ交谈

邮件:9792618@qq.com

工作时间:周一至周五,9:00-18:00,节假日休息

关注公众号