駕駛員輔助系統：新型雷達設計

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　　自從安全氣囊成為標準安全配置以來(lái)的二十年間，汽車(chē)安全技術(shù)有了長(cháng)足的進(jìn)步。以座椅安全帶、安全氣囊和碰撞檢測系統為代表的“被動(dòng)安全”，已發(fā)展為“主動(dòng)安全”——防抱死（ABS）、電子穩定控制、自適應懸架和舵角/側傾控制。最新階段是“駕駛員輔助”安全，包括自適應巡航控制（ACC）、盲點(diǎn)檢測（BSD）和車(chē)道變換輔助（LCA）。這些系統漸漸開(kāi)始與車(chē)內通信系統融合，使汽車(chē)更具自主性和智能性。

　　雷達是一項極具發(fā)展前途的駕駛員輔助技術(shù)。雷達系統能夠大大降低事故的發(fā)生頻率和嚴重程度，特別是那些與駕駛員分心相關(guān)的事故。在許多國家，汽車(chē)安全立法促進(jìn)了行車(chē)安全，駕駛員死亡率降至歷史最低水平，同時(shí)推動(dòng)了智能汽車(chē)的發(fā)展。直到最近，雷達還僅限于在飛機和豪華車(chē)內使用，但現在它已成為普通汽車(chē)所關(guān)注的技術(shù)。

　　設計人員將要面臨的挑戰是如何集成多種安全特性，同時(shí)滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)苛刻的質(zhì)量和成本要求，這些目標并不是注定要發(fā)生沖突。有史以來(lái)第一次，高集成度系統源源不斷地生產(chǎn)出來(lái)，它將自適應巡航控制（ACC）和其它基于雷達的檢測與避碰應用全都集成在一個(gè)只有智能手機大小的極小封裝中。片內信號調理技術(shù)的進(jìn)步使得設計人員能夠根據不同的行車(chē)條件編寫(xiě)所需的設置，無(wú)論是城市道路行駛還是高速公路巡航，所有功能都通過(guò)一個(gè)經(jīng)濟實(shí)惠的封裝實(shí)現。

　　因此，雷達系統設計人員現在需要做出選擇：使用分立器件還是使用集成解決方案。電子集成已在許多行業(yè)采用，如醫療成像、通信基礎設施、消費電子設備等，現在終于輪到汽車(chē)雷達領(lǐng)域。無(wú)論何種方案，設計人員都必須考慮其利弊。

　　尺寸和成本

　　雷達正從豪華車(chē)的標準設備變?yōu)橹袡n車(chē)的選配設備，預計5年后會(huì )成為汽車(chē)普遍采用的一項安全特性。普及的速度將隨著(zhù)廉價(jià)雷達的推出而加快，同時(shí)雷達的目標分類(lèi)將更完善，范圍分辨率將更高。模擬前端（AFE）的設計方法至關(guān)重要。

　　可以使用分立器件來(lái)構建頂級定制解決方案，而且總有一些完美主義者希望優(yōu)化每一個(gè)參數。但是，采用分立器件構建雷達系統需要花費更多時(shí)間，占用更多空間，成本更高。集成IC能夠提供汽車(chē)制造商想要的大部分功能，甚至包括ACC和BSD等多種應用，而其尺寸和成本只是分立解決方案的一個(gè)零頭。

　　現在已經(jīng)能夠將信號調理和數據采集電路全都集成在一片IC上。尺寸非常重要，因為雷達傳感器模塊必須適合安裝在狹小區域，比如減震器后方，這些區域并不是為容納此類(lèi)電子裝置而設計的。采用集成解決方案，安裝面積至少可以減少一半。集成器件具有高性?xún)r(jià)比，同時(shí)能夠提供雷達系統設計人員所需的高性能水平。

　　您當然可以親手構建一個(gè)分立系統，使它正好完全符合需要，但成本可能高得嚇人，無(wú)法實(shí)現規?；a(chǎn)。集成解決方案意味著(zhù)雷達系統能夠以更低的成本為更多的汽車(chē)所采用，從而在整體上提高所有車(chē)輛的安全性。

　　易用性

　　集成器件可以增加多項內置創(chuàng )新特性，例如可編程增益和靈活的濾波器等。這些特性支持平臺設計方法，不僅能加快首個(gè)系統的面市時(shí)間，而且能縮短所有采用同一平臺的后續系統的開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　例如，濾波器需要根據不同的駕駛員安全應用進(jìn)行精密調整。分立設計難以對濾波器重新編程，為了改變?yōu)V波特性，設計人員必須手動(dòng)調換電阻和電容。帶可調濾波器的集成器件則很容易解決這個(gè)問(wèn)題，所有調整都是通過(guò)串行端口對芯片重新編程來(lái)完成。這種調整甚至可以即時(shí)完成，允許設計人員快速地進(jìn)行多次調整，從而縮短設計時(shí)間。

　　同一芯片上的多個(gè)通道也有助于簡(jiǎn)化設計，因為通道匹配精良，同時(shí)有利于駕駛員，因為傳感器的檢測范圍更寬。理想的雷達系統能夠檢測到汽車(chē)周?chē)?80度視角范圍內的物體，就像人的視覺(jué)一樣。配有6個(gè)通道的接收系統可以做到這一點(diǎn)，而且角度分辨率更佳，因為它能接收更多的發(fā)射信號。這意味著(zhù)目標定位時(shí)間更加充裕，雷達解析目標近似尺寸的能力更強。設計人員雖然可以采用分立器件來(lái)完成同樣的任務(wù)，但結構可能比較臃腫。

　　最新的集成解決方案能夠根據距離的長(cháng)短自動(dòng)調整雷達傳感器的特性。在雷達信號反射回汽車(chē)時(shí)，設計人員必須防止系統過(guò)載。如果目標在汽車(chē)正前方，返回信號的幅度會(huì )非常高，必須予以衰減。如果目標距離汽車(chē)120m遠，返回信號將很弱，微處理器會(huì )不斷嘗試優(yōu)化信噪比，幫助識別目標，確定它在視野中的位置，以及它與汽車(chē)相距多遠。

　　許多此類(lèi)功能都是通過(guò)可編程增益放大器實(shí)現。設計人員雖然可以使用分立PGA，但絕不會(huì )像通過(guò)與可編程濾波器相同的串行端口來(lái)控制的PGA那樣輕松和經(jīng)濟。

　　考慮到雷達系統要求的多變性，靈活性自然是集成解決方案的另一個(gè)誘人的亮點(diǎn)。高速公路ACC要求寬動(dòng)態(tài)范圍，而ACC自動(dòng)停車(chē)起步功能則要求較窄的范圍、更大的視野和更快的響應時(shí)間，以便根據前方交通狀況迅速應變。利用集成產(chǎn)品的用戶(hù)可編程設置，一個(gè)平臺就能在不同工作條件下提供增強的性能，適應高速公路和嚴重擁擠兩種行車(chē)狀況。

　　顯而易見(jiàn)，使用專(zhuān)用集成器件的平臺設計方法能夠簡(jiǎn)化設計過(guò)程，縮小雷達系統的尺寸，更重要的是能夠讓更多廉價(jià)汽車(chē)更加安全。