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2020年03月24日 | 成像雷达：一个传感器控制所有传感器

2020-03-24 来源：EEWorld

业界对三种主要传感器（摄像头、雷达和LIDAR）在汽车中的不同作用，以及它们各自如何满足先进驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶的感测需求仍然存在一些困惑。

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4级和5级自动驾驶车辆可能需要摄像头、LIDAR和雷达这三种传感器来提供高可靠性和全自动驾驶体验。但是，对于更多需要部分自动驾驶且已经开始大规模量产的2级和3级经济型车辆来说，使用TI毫米波传感器的成像雷达能够实现高性能和成本效益，并能够广泛采用ADAS功能。”

那么，什么是成像雷达呢？

成像雷达是雷达的一个子集，因其高角分辨率能够提供清晰的图像而得名。成像雷达由一个传感器配置启用，其中多个低功率TI毫米波传感器级联在一起，且作为一个单元同步运行。它具有多个接收和发射通道，能够显著提高角分辨率和雷达距离性能。当毫米波传感器级联在一起时，可以使用集成移相器来创建波束成形，从而达到400米的扩展范围。下图显示了评估模块上的级联毫米波传感器及其天线。

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一种具有四个级联TI毫米波传感器的成像雷达评估模块

用于成像雷达的毫米波技术

典型的雷达传感器直到最近才被视为车辆中的主传感器，其主要原因在于角分辨率性能较为有限。

角分辨率是指在相同范围内和相同相对速度下区分物体的能力。一个凸显成像雷达传感器优势的常见用途是能够以高分辨率识别静态物体。典型的毫米波传感器具有高速度、高距离分辨率的性能，可以很轻松地识别和区分运动物体，但对静态物体来说，其识别能力却非常有限。

例如，为了让传感器“看到”车道中间停下来的车辆并将其与灯杆或栅栏区分开来，传感器需要在仰角和方位角上都有一定的角分辨率。

下图显示了一辆被困在隧道中的车，车内不断冒烟。该车辆停在约100米远处，隧道高度为3米。

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来车的前雷达需要足够高的角分辨率来区分隧道和停止车辆。毫米波传感器可以穿透任何能见度情况，比如烟。

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毫米波传感器如何利用多输入多输出（MIMO）雷达实现高仰角分辨率

为了识别隧道中的车辆，传感器需要将其与隧道顶棚和壁区分开来。实现场景分类需要利用这些仰角和方位角分辨率：

ɸ (仰角) = 反正切 (2 m/100 m) = 1.14度

ɸ (仰角) = 反正切 (3.5 m/100 m) = 2度

其中，2 m是隧道高度减去车辆高度的值，100 m是带成像雷达的来车与停在隧道内的车辆之间的距离，3.5 m是停在隧道内的车辆与隧道壁之间的距离。

在某些天气和能见度情况下，依赖于其它光学传感器可能具有挑战性。烟、雾、恶劣天气以及明暗对比都是具有挑战性的能见度情况，这些情况会抑制光学被动和主动传感器，如摄像头和LIDAR，从而导致这些传感器可能无法识别目标。然而，在恶劣的天气和能见度情况下，TI毫米波传感器仍能保持强劲的性能。

目前，成像雷达传感器是唯一能在各种天气和能见度情况下保持强劲性能的传感器，其在方位角和仰角上都能达到1度的角分辨率（使用超分辨率算法计算数值时甚至更低）。

TI毫米波传感器的成像雷达具有很高的灵活性

采用TI毫米波传感器的成像雷达具有很高的灵活性，能够以非常高的分辨率感知和分类近场中的物体，同时能够在400米以外的远场中跟踪目标。这种成本高效的高分辨率成像雷达系统能够使2级和3级ADAS应用以及高端4级和5级自动驾驶车辆成为可能，并可用作车辆中的主传感器。

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（作者：E2E社区 Kevin Chen1）

TI 毫米波雷达

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一、设计基础与原理

问题1：计数型10键键盘编码译码显示电路的基本组成是什么？

回答：计数型10键键盘编码译码显示电路主要由三部分组成：键盘编码电路、译码电路和显示电路。键盘编码电路负责将按键的输入转换为对应的编码信号；译码电路则将该编码信号还原为可识别的信息或数据；最后，显示电路将译码后的信息以可视化的方式呈现出来。

问题2：编码和译码在数字电路中的作用是什么？

回答：编码是将信息或数据转换为二进制代码的过程，以便在数字系统中进行监测、控制、传输等操作。而译码则是编码的逆过程，即将二进制代码还原为原始的信息或数据，以便进行显示或进一步处理。在计数型10键键盘编码译码显示电路中，编码和译码是实现按键输入到显示输出的关键步骤。

二、技术实现细节

问题3：如何实现10键键盘的编码？

回答：实现10键键盘的编码通常可以采用优先编码器。优先编码器能够识别多个输入信号中的最高优先级信号，并将其转换为对应的编码输出。在10键键盘中，可以将10个按键的输入信号接入优先编码器的输入端，通过编码器的内部逻辑处理，得到按键对应的编码输出。

问题4：译码器如何选择以满足显示需求？

回答：译码器的选择应根据显示需求来确定。对于计数型10键键盘编码译码显示电路，如果显示的是十进制数字，则应选择能够处理十进制数的译码器，如74LS48等。此外，还需要考虑译码器的输入位数、输出类型（如共阳极或共阴极）以及驱动能力等因素，以确保译码器能够满足显示电路的要求。

问题5：显示电路如何设计以兼容不同显示器？

回答：显示电路的设计应兼顾译码器、驱动器和显示器三部分。首先，根据译码器的输出选择合适的驱动器来驱动显示器。驱动器的选择应考虑显示器的类型（如七段数码管、LED点阵等）、工作电压和电流等因素。其次，根据显示器的特性设计显示电路，包括确定显示方式（如静态显示或动态显示）、设置显示亮度等。最后，通过连接译码器、驱动器和显示器，实现按键输入到显示输出的完整电路。

三、常见问题与解决方案

问题6：如何解决按键冲突问题？

回答：按键冲突是指多个按键同时按下时，电路无法正确识别所有按键的状态。在计数型10键键盘编码译码显示电路中，可以通过采用优先编码器来避免按键冲突问题。因为优先编码器能够识别最高优先级的按键信号，并忽略其他低优先级的按键信号。此外，还可以通过软件算法来进一步处理按键冲突问题，如设置按键去抖动时间、检测按键按下和释放的时间差等。

问题7：如何提高电路的抗干扰能力？

回答：提高电路的抗干扰能力可以从多个方面入手。首先，选择具有良好抗干扰性能的元器件和电路布局方式；其次，在电路设计中加入滤波、去耦等电路来抑制干扰信号；最后，通过软件算法来识别和排除干扰信号的影响。此外，还可以采用屏蔽、接地等外部措施来进一步提高电路的抗干扰能力。

以上是对计数型10键键盘编码译码显示电路中网友可能提出的问题及其回答的总结。在实际应用中，还需要根据具体需求和条件进行灵活调整和优化。

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