【導讀】毫米波雷達大規模用於汽車輔助駕駛的傳感器
，由於受氣象變化
、可見光強弱影響較小
，測距較精準

，可以和攝像頭取長補短，共同實現可靠的AEB功能。2018年版C-NCAP加入了主動安全配置(AEB)性能測試要求
，而2021年版C-NCAP調高了主動安全部分權重【1】。交通運輸部發布了《營運車輛自動緊急製動係統性能要求和測試規程》（JT/T1242-2019）於2019年4月1日起正式實施。該標準規定了營運車輛自動緊急製動（AEB）係統的一般要求、功能要求
、環境適應性要求和測試規程。

benwenjianyaojieshaolehaomiboleidaxinhaochuliliucheng，jiqifanganshixianzhongsuoyongdezhuyaoxinpian，xiwangnengshidajiachubulejiehaomiboleidadexinhaochuliyuanlijiqiyingjianshixian。

英飛淩技術專家  錢偉喆

信號處理流程

典型的毫米波雷達信號處理流程如下麵圖1所示。從雷達射頻前端采集到的模擬信號，通過高速ADC轉換成數字信號
，送入單片機內的信號處理單元。處理單元首先對該時域信號進行幹擾抑製，之後分別在距離和多普勒維度進行FFT運算，得到多個天線的二維距離-多普勒頻域結果。在此基礎上進一步處理
，比如數字波束成形


，通過恒虛警率（CFAR）過濾
，篩選出點目標等等。之後對已經過濾出的點目標進行角度計算
，接著基於提取出的點目標距離
、速度和角度信息

，將它們聚類
，因為實際上來自同一個較大反射麵積的目標（比如商用車）kenenghuiyouduogefanshedian，juleisuanfajiushizhaochukenenglaizitongyigemubiaodedianji。shangshuyixiliebuzhouwanchenglemubiaojiance，zhihoujiushimubiaogenzong
，youyushijiwutimubiaodejuli、速度和角度不可能在較短時間內（雷達信號處理周期一般是50ms-70ms）變化較大，利用這個性質對目標的運動軌跡進行跟蹤預測
，結合本車的運動信息，來判斷目標是否有可能出現在本車的運行軌跡上。

圖1.毫米波雷達典型信號處理流程

圖1中最後一個功能模塊用虛線標注，這是由於各家主機廠的傳感器融合構架不同，最後一步的傳感器融合/執zhi行xing可ke以yi放fang在zai雷lei達da傳chuan感gan器qi內nei
，也ye可ke以yi放fang在zai攝she像xiang頭tou模mo塊kuai內nei實shi現xian
，甚shen至zhi當dang傳chuan感gan器qi數shu量liang較jiao多duo時shi，有you獨du立li的de融rong合he模mo塊kuai。它ta的de主zhu要yao功gong能neng是shi結jie合he不bu同tong傳chuan感gan器qi的de目mu標biao檢jian測ce結jie果guo，做zuo出chu最zui終zhong判pan斷duan。多duo個ge傳chuan感gan器qi檢jian測ce融rong合he的de優you點dian
，一yi是shi取qu長chang補bu短duan，擴kuo大da檢jian測ce範fan圍wei及ji使shi用yong場chang景jing；二是增加係統冗餘，提高係統功能安全級別，降低虛報或誤報率。融合後的最終決策信息給到車輛執行機構
，可以實施告警、或者刹車、加減速、轉向等等車輛控製。

硬件實現

圖2展示了英飛淩77GHz汽車毫米波雷達的實現方案。其中RASICTM CTRX是英飛淩新一代雷達射頻芯片，支持4發4收，28nm CMOS工藝。單通道典型輸出功率為14dBm，高調製帶寬（76GHz~81GHz）能進一步提高測距精度。配合ramp design tool（波形配置圖形化工具）可以快捷地實現多種波形配置

，比如TDM MIMO（時分調製），或DDM MIMO（多普勒分址調製），後者需要對各個發射通道進行獨立調相，調相精度高達3度。創新性的DPLL提供更快的波形變化率（400MHz/us），配合高采樣頻率的ADC，能實現更短的發波時間，從而提高測速範圍，同時降低發波占空比

，以及功耗。CTRX實現了業界最高的接收機P1dB指(zhi)標(biao)

，始(shi)終(zhong)保(bao)證(zheng)通(tong)道(dao)的(de)良(liang)好(hao)線(xian)性(xing)，當(dang)近(jin)處(chu)有(you)較(jiao)大(da)反(fan)射(she)目(mu)標(biao)時(shi)

，遠(yuan)處(chu)小(xiao)目(mu)標(biao)也(ye)可(ke)以(yi)精(jing)準(zhun)檢(jian)測(ce)到(dao)。同(tong)時(shi)，抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)也(ye)是(shi)射(she)頻(pin)芯(xin)片(pian)的(de)重(zhong)要(yao)指(zhi)標(biao)
，CTRX各通道隔離度保證35dB以上。除了優越的性能，CTRX還實現了ASIL-C功能安全等級，豐富的功能安全軟件/硬件機製，可以幫助用戶方便地實現雷達傳感器整體的ASIL-B功能安全等級。

圖2. 英飛淩76-81GHz汽車毫米波雷達方案

圖2中另一個重要芯片是實現雷達信號處理的AURIXTM 2G單片機。AURIXTM 2G是英飛淩32位車規級單片機，片內資源豐富，適合多種汽車應用。從雷達射頻芯片CTRX輸出的數字信號
，通過LVDS（low-voltage differential signal）高速同步串行口
，進入單片機內的RIF（Radar interface）單元進行數據校驗及整形，發送給下一級單元SPU（signal process unit），進行雷達信號處理，輸出的中間及最終結果可存儲於片內RAM。如果是中間結果，比如第一維距離FFT的結果
，先存儲在RAM
，之後被SPU讀取，經過再次運算得到第二維多普勒FFT結果。通常SPU用於實現雷達信號預處理
，如圖1所示
，SPU可以完成數字波束成形，CFAR濾波及點目標檢測，之後的到達角計算，也可以用SPU進行FFT運算獲取。如果使用超分辨率算法
，則需要CPU實現。AURIXTM 2G片內有多個CPU支持浮點運算
，配合DSP函數庫
，便於實現更靈活更複雜的算法。檢測出的目標或濾波後的點雲數據可以通過豐富的通訊接口傳給融合單元，AURIXTM 2G提供多路CAN-FD
，和千兆以太網接口，方便配合實現不同的融合架構。AURIXTM 2G實現了ASIL-D功能安全等級
，片內集成了大量硬件安全機製，從而節省了要用軟件彌補硬件不足的資源開銷。從射頻芯片發出的信號，途徑LVDS，RIF
，SPU，RAM
，CPU，內部總線等
，整個數據處理路徑使用的硬件部件，都有相應的安全機製保證數據的完整性，可靠性。

總結

本ben文wen簡jian要yao介jie紹shao了le毫hao米mi波bo雷lei達da信xin號hao處chu理li流liu程cheng，以yi及ji英ying飛fei淩ling提ti供gong的de硬ying件jian實shi現xian方fang案an。前qian端duan射she頻pin芯xin片pian的de高gao性xing能neng
，保bao證zheng了le更geng好hao的de雷lei達da檢jian測ce指zhi標biao的de可ke實shi現xian性xing
，比bi如ru更geng精jing準zhun更geng遠yuan的de測ce距ju，更geng寬kuan範fan圍wei的de測ce速su
，更geng精jing準zhun的de測ce角jiao

，更geng少shao的de幹gan擾rao等deng等deng。而er後hou端duan單dan片pian機ji的de豐feng富fu硬ying件jian資zi源yuan，能neng快kuai速su精jing準zhun地di將jiang大da量liang原yuan始shi數shu據ju及ji時shi處chu理li完wan成cheng。千qian兆zhao以yi太tai網wang接jie口kou能neng將jiang原yuan始shi數shu據ju、或距離FFT結果傳送給上層ECU，方便係統實現不同的融合架構。豐富的功能安全硬件機製保證了數據的完整性、可靠性。

參考文獻

【1】“C-NCAP 管理規則（2021 年版修訂版），附錄C主動安全ADAS 係統試驗方法”
，中國汽車技術研究中心有限公司。

來源：英飛淩

作者：Qian Weizhe, Chen Rosan

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