硬件同步的以太网PHY，汽车雷达再次变“大”
文摘
2024-12-21 20:11
上海
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前言
为了支持高级驾驶辅助系统（ADAS），汽车上安装的雷达传感器数量不断增加，包括多个中距离和远距离雷达，用于支持车辆工程师定义的L2级别自动驾驶功能。尽管这种雷达组合可以提供所需的前向扫描范围以确保安全运行，并且到目前为止已经足够可靠，但在成本敏感的市场中，由于不断变化的需求，原始设备制造商（OEM）需要新的设计解决方案。随着具备L2级别及更高自动驾驶水平的下一代汽车将竞相以更低成本向消费者提供这些自动驾驶功能，因此需要优化硬件和软件。![]()
前置雷达系统旨在检测和测量与前方车辆的距离
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现代架构自动驾驶车辆的传感器架构取决于车辆的自动驾驶能力水平。为了实现自动驾驶功能，需要实时收集和处理大量传感器数据。当传感器同步工作时，专门的软件可以利用这些传感器数据构建车辆前方世界的虚拟图像。借助这个虚拟图像，ADAS微控制器（MCU）能够计算出正确的行驶路径或避让障碍物。雷达传感器通过发射无线电波并接收路径上物体反射的信号来检测物体的存在。雷达会测量从发射到接收到反射信号之间的时间，从而计算出物体与传感器的距离。在L2级别或更高级别的自动驾驶汽车中，雷达传感器的典型组合包括三至五个中距离雷达传感器，支持高达150米的探测范围，以及一个远距离前置雷达，支持高达250米的探测范围。这些雷达传感器不断以帧的形式将数据传送至雷达电子控制单元。随后，由原始设备制造商和一级制造商开发的软件栈负责根据中央时钟同步各个不同的数据帧，这需要大量的处理开销。因此，不断增加的数据需求对中央处理器在性能、功耗、尺寸和价格方面提出了更高的要求。![]()
两个雷达在时域和频域上实现同步
通过在传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）协议栈的物理层（PHY）上实现帧的硬件级同步，可以显著降低中央ADAS MCU的后处理需求。德州仪器的DP83TC817S-Q1以太网PHY收发器能够实现两个或更多雷达传感器的雷达帧在时域和频域上的硬件级同步，精度可达纳秒级。![]()
硬件同步
原始设备制造商已将以太网作为区域、域和混合架构中大型系统的数字主干。在当前的ADAS架构中，以太网用作雷达和中央计算系统之间的通信链路。在雷达子系统中，以太网PHY将帧数据发送至中央ADAS计算机。德州仪器的DP83TC817S-Q1具备多项高级功能，能够利用精密时间协议（PTP）来还原传入的中央时钟。该器件集成了输入/输出功能，用于触发雷达帧，以确保多个雷达之间实现及时的雷达帧同步。这些同步的帧随后被传送回雷达电子控制单元。随后，DP83TC817S-Q1测量接收到的雷达帧的频率偏移，并在下一个帧周期内校正雷达频率偏移，从而使后续帧在频域上实现同步。这种时域和频域的同步使得中央ADAS MCU几乎无需进行后处理即可使用从传感器获取的数据，并提供比软件级同步更高的精度。免责声明：本文为作者独立观点，不代表道芯IC立场。如因作品内容、版权等存在问题或者其他任何异议，欢迎联系。
