技术干货｜在自动泊车应用中，雷达为什么优于超声波

当今的汽车泊车系统大多使用超声波和摄像头传感器。超声波传感器的工作原理是发出高频声波，被其路径中的物体反射。传感器通过测量从发射到接收所用的时间来测量附近物体的距离。但是，超声波和摄像头技术确实有一定的局限性，会受到以下因素的制约：

• 如泥土和雾这样的环境条件

• 最小和最大探测距离

• 水平和垂直视场窄

• 成本

即将推出的自动泊车系统可受益于 TI 经济高效的毫米波 (mmWave) 雷达传感器，即使在恶劣的环境条件下也能实现有效的 360 度全景环视。此外，毫米波雷达技术还可提供重要的环境信息，例如附近物体的距离、速度和角度。

可靠性是其他传感技术（如超声波、电容和摄像头系统）的主要缺点。水、泥土、碎屑、雾、雪以及弱光或强光会影响其他传感技术的效果，但不会影响毫米波雷达。雷达可在各种环境条件下正常工作。此外，雷达不需要非金属保险杠切口，在保持汽车美观的同时也保护了雷达传感器。

相比其他传感技术（如超声波传感器），毫米波雷达可以检测到更远的物体。雷达传感器不是发射声波，而是产生无线电波：无线电波的波长在电磁波谱中最长。这些无线电波被路径中的物体反射，通过计算其频率变化即可确定物体的距离。由于无线电波可以传播得更远，因此它们的探测范围也更大。通过感应更远距离的物体，可以检测到停车场附近的更多物体。TI 的 AWR1843AOP 器件可以检测最远 50m 的物体。

除了最大范围限制外，超声波传感器还有最小范围限制，约为 10cm 到 15cm。而 TI 的毫米波雷达可以检测到近至 4cm 的物体，这可以帮助驾驶员在狭窄、紧凑的停车位上操纵车辆，并检测靠近车辆的边缘。雷达的通道带宽与距离分辨率（即区分两个或更多个物体的能力）成反比。AWR1843AOP 的 4GHz 带宽与约 4cm 的距离分辨率相关。

毫米波雷达传感器的优势之一是其视野宽广。图 1 表明超声波传感器的视野有限。即使在汽车周围放置的超声波传感器比雷达传感器多（通常多达 12 个），检测方面仍然存在差距。毫米波雷达的视野覆盖范围更广，可在车辆周围实现 360 度全覆盖，同时使用的传感器比超声波传感器实施方案更少。

图 1：超声波与毫米波雷达系统的距离和视野比较

其他传感技术，如飞行时间和超声波，可能无法检测到远低于或高于传感器高度的物体，AWR1843AOP 的 140 度垂直视野能够检测低处物体，例如路缘、护柱、小动物和道路上的碎片。图 2 显示了使用 AWR1843AOP 评估模块 (EVM) 检测用作低高度路缘的煤渣砌块。

图 2：使用 TI 的 AWR1843AOP EVM

检测用作路缘的煤渣砌块

由于兼具宽视野和高距离分辨率特性，它可以同时检测和区分多个静态物体。图 3 显示了雷达能够区分表面积极小的几种不同材料（包括木材、金属和塑料）物体。

图 3：检测各种类型、尺寸和材质的多个静态物体

随着汽车制造商和一级供应商转为采用 77GHz 毫米波传感器以提高在泊车时检测物体的性能，TI 的 AWR1843AOP 毫米波雷达传感器将天线、雷达收发器、数字信号处理器、微控制器和接口外设全部集成到一个芯片上，如图 4 所示。将封装集成到芯片上消除了对高频基板材料的需求。与其他雷达传感器相比，不使用高频基板材料可大大降低成本和制造复杂度，同时节省约 30% 的布板空间。

由于无需设计、模拟和表征天线性能，甚至可以加快产品上市速度。此外，TI 的软件可在公司的 60GHz 和 77GHz 器件中重复使用和移植，从而加快多雷达系统级设计。

图 4：TI 的 AWR1843AOP 毫米波雷达传感器

此外，还可以对 AWR1843AOP 进行编程，以针对多种应用重新配置同一个传感器。例如，使用同一个传感器实现泊车，以及在打开车门时检测物体，甚至可以将用于盲点检测等其他功能的现有雷达传感器重新用于实现泊车雷达功能，从而降低整体系统成本。

TI 毫米波雷达传感器的优势包括：车辆周围 360 度全覆盖；检测范围更大；可准确测量物体的距离、速度和角度。此外，AOP 技术可让您更轻松地创建外形尺寸非常小的传感器。TI 的 77GHz AWR1843AOP 雷达传感器可在泊车应用中实现更灵活的检测和更好的性能。