说明
本参考设计使用 AWRL1432BOOST-BSD 评估模块，为角雷达应用满足入门级盲点监测 (BSD) 要求奠定了基础。本设计可帮助用户在长达 120m 的距离内估算和跟踪物体的位置（在方位平面中）和速度。
资源
| TIDEP-01034 | 设计文件夹 |
| AWRL1432 | 产品文件夹 |
| MMWAVE-L-SDK | 产品文件夹 |
| TCAN4550-Q1 | 产品文件夹 |
特性
- 使汽车制造商能够使用单芯片雷达传感器满足入门级盲点检测 (BSD) 要求
- 检测并跟踪最远 120 米处速度为 ±144 千米/小时 (kmph) 的物体（如汽车和卡车）
- 天线方位角视场为 ±60º，且方位角分辨率约为 20º
- 展示以下 AWRL1432 功能：
- 数据压缩
- 基于中国剩余定理实现最大速度扩展
- 2D 跟踪
- 改进客户开发周期（例如硬件重新设计和软件开发工作）
1 系统说明
车辆中的高级驾驶辅助系统 (ADAS) 除了使相对单调的驾驶行为更安全、更容易之外，还提供了生活质量和安全方面的优势。BSD 是一项主要安全功能，它可以观察汽车后角的区域，并提醒驾驶员在相邻车道上从后面驶来的车辆。该功能通过检测驾驶员在侧视镜中看不到的障碍物并在变道时防止碰撞，从而提高安全性。BSD 使用各种传感器来检测环境中的障碍物，并随着时间的推移跟踪位置和速度。
1.1 为什么使用雷达？
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，雷达非常适用于自动车辆应用（例如车道变换辅助 (LCA) 和后侧向来车警示 (RCTA)）以及汽车安全应用（自动制动和防撞）。雷达相对于摄像头以及基于光探测和测距 (LIDAR) 的系统的一个重要优势是：雷达相对不受雨、尘和烟等环境条件的影响。由于 FMCW 雷达传输特定信号（称为线性调频脉冲）并处理反射，因此 FMCW 雷达可以在完全黑暗以及明亮日光下工作（雷达不受眩光影响）。与超声波相比，雷达通常具有更远的距离和更快的信号传输时间。
1.2 TI 角雷达设计
TIDEP-01034 是一款入门级应用，其中 AWRL1432 器件配置用于角雷达应用以跟踪 120m 距离内的物体。
1.3 主要系统规格
此参考设计基于毫米波低功耗软件开发套件 (MMWAVE-L-SDK) 中的毫米波演示 (mmwave_demo) 处理链。该参考设计演示使用 BPM-MIMO 方案，包含雷达立方体压缩、最大速度扩展、动态干扰消除和组跟踪器等其他功能。
| 参数 | 规格 | 详细信息 |
|---|---|---|
| 最大距离 (m) | 120 | 这是线性调频脉冲配置支持的最大距离，如 表 2-1 所示。给定物体的最大可检测距离取决于物体的雷达横截面 (RCS) |
| 距离分辨率 (m) | 0.94 | 这是通过 表 2-1 中所示的线性调频脉冲配置可以区分的两个单独点目标的最小距离差。基于 4GHz 带宽，AWRL1432 的理论可实现分辨率为 3.75cm。 |
| 最大速度 (kmph) | ±144 | 这是采用中国剩余定理在交替帧上获得扩展的最大速度。 |
| 速度分辨率 (kmph) | 1.13 | 该参数表示雷达传感器区分处于相同距离但以不同速度移动的两个或多个物体的能力。 |
| 方位角分辨率（度） | 20 | 这是基于虚拟阵列孔径的原生方位角分辨率 |
2 系统概述
2.1 方框图
图 2-1 入门级盲点检测系统方框图
2.2 设计注意事项
当今的入门级 BSD 传感器通常需要一个雷达传感器来检测和跟踪在距离传感器最多 120m 处以 130kmph 的速度移动的车辆。为了满足这些要求，AWRL1432BOOST-BSD 使用了额外增益为 13dB 的高增益天线，从而将最大检测距离增加到 120m。此外，该演示实现了帧重新配置，用于在射频前端运行交替的“慢速”帧和“快速”帧。这种交替模式可实现最大速度扩展特性，以检测高达 ±144kmph 的速度。
目前，一些汽车架构需要为每个 BSD 传感器提供两个 CAN-FD 接口，以便彼此通信以及与中央 ECU 通信。AWRL1432BOOST-BSD 包括一个集成式 CAN-FD 收发器 (TCAN4550-Q1)，可作为需要第二个 CAN-FD 的系统设计的参考。TCAN4550-Q1 通过 SPI 在 CAN 总线和 AWRL1432 之间提供了一个接口。
2.3 主要产品
2.3.1 AWRL1432 单芯片雷达解决方案
TI 的 AWRL1432 是一款能够在 76GHz 至 81GHz 频带中运行且采用 FMCW 雷达技术的集成式单芯片低功耗 77GHz 毫米波传感器。该器件分为四个主电源域，并根据用例要求对每个状态进行单独控制：
- 射频/模拟子系统
- 前端控制器子系统 (FECSS)
- 应用子系统 (APPSS)
- 硬件加速器 (HWA)
此外，AWRL1432 采用 TI 的低功耗 45nm RF CMOS 工艺制造，以超小的外形尺寸实现了出色的集成度。该器件包含两个发送器和三个接收器，并带有分数 N 锁相环，可实现高精度和线性调频脉冲合成。基于仅实际的基带架构，该器件支持 5MHz 的中频带宽。Arm® M4F® 内核、TI 雷达硬件加速器 (HWA 1.2) 和 1MB 片上 RAM 的存在可实现定制算法开发。
2.3.2 AWRL1432BOOST-BSD 评估模块
该 AWRL1432BOOST-BSD EVM 具有以下特性：
- AWRL1432 雷达器件
- 板载天线（两个发送器和三个接收器）
- XDS110 JTAG 接口具有 USB 连接功能，可用于代码开发和调试
- 串行端口支持板载 QSPI 闪存编程
- 60 引脚高密度 (HD) 连接器可以传输原始模数转换器 (ADC) 数据
- 板载 CAN-FD 收发器
- 板载 SPI 转 CAN-FD 转换器 (TCAN4550-Q1)
- 板载 LIN PHY 收发器
- EVM 被设计为 Booster Pack，可与其他 LaunchPad EVM 连接
- 板载 16Mbit QSPI 闪存
- 为电路板供电的 12V 电源插孔
图 2-2 AWRL1432BOOST-BSD 方框图
有关硬件的更多详细信息，请参阅 EVM 用户指南：xWRL1432BOOST-BSD。原理图和设计数据库可在以下文档中找到：xWRL1432BOOST-BSD 设计数据库文件和 xWRL1432BOOST-BSD 原理图、组装和 BOM 文件。
2.3.3 TCAN4550-Q1 集成式 CAN-FD 控制器和收发器
TCAN4550-Q1 是带有集成式 CAN FD 收发器的 CAN FD 控制器，支持高达 8Mbps 的数据速率。此 CAN FD 控制器符合 ISO11898-1:2015 高速控制器局域网 (CAN) 数据链路层的规范，并满足 ISO11898–2:2016 高速 CAN 规范的物理层要求。
TCAN4550-Q1 通过串行外设接口 (SPI) 在 CAN 总线和系统处理器之间提供了一个接口，同时支持经典 CAN 和 CAN FD，从而为不支持 CAN FD 的处理器实现端口扩展或 CAN 支持。该器件提供 CAN FD 收发器功能：传输到总线的差分传输能力和从总线接收的差分接收能力。
为了保证器件和 CAN 总线的稳健耐用性，TCAN4550-Q1 包括很多保护特性。这些特性包括失效防护模式、内部显性状态超时、宽总线工作范围和超时看门狗，等等。
2.4 系统设计原理
2.4.1 天线配置
TIDEP-01034 使用三个接收器和两个发送器，请参阅 图 2-3。
图 2-3 天线配置
2.4.2 线性调频脉冲配置和系统性能
为了实现特定的入门级 BSD 用例以及 AWRL1432 的最大检测距离 120m 和内存可用性，使用了 表 2-1 中的线性调频脉冲配置。帧重新配置用于该应用，其中射频前端在运行时期间在交替的“慢速”帧和“快速”帧之间进行重新配置，以启用最大速度扩展特性。
| 参数 | 配置 |
|---|---|
| 空闲时间 (μs) | 12.1（慢速）、6.9（快速） |
| ADC 开始时间 (μs) | 2.96 |
| 斜坡结束时间 (µs) | 23.4 |
| ADC 样本数 | 256 |
| 频率斜率 (MHz/μs) | 6.7 |
| MIMO | BPM，2 TX 图形 |
| 每条曲线的线性调频脉冲数 | 256 |
| 有效线性调频脉冲时间 (μs) | 35.5（慢速）、30.3（快速） |
| 带宽 (MHz) | 237.9（慢速）、203.0（快速） |
| 帧长度 (ms) | 50 |
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 距离分辨率 (m) | 0.94 |
| 最大距离 (m) | 120 |
| 最大速度 (kmph) | 144 |
2.4.3 数据路径
图 2-4 中的方框图展示了入门级 BSD 应用的处理数据路径。
图 2-4 BSD 处理数据路径流程