车载角度雷达可实现盲点检测（BSD）、交叉交通警报（CTA）、变道辅助（LCA）等功能，并具有功能在辅助驾驶场景中的重要应用。下面以TI公司的AWR1843雷达为例，介绍车载角度雷达的工作原理。
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，是汽车安全应用的重要传感器。与基于摄像头和激光雷达的系统相比，雷达的一个重要优势是雷达相对不易受环境条件（例如雨水、灰尘、烟雾和眩光）的影响。
FMCW 雷达发射 Chirp 信号并处理其反射，使其能够在完全黑暗或明亮的日光下运行。与超声波相比，雷达通常具有更远的射程，并且雷达信号的传输时间比超声波信号短得多。因此，雷达可以更准确地报告动态场景。
毫米波雷达和激光雷达
的区别从工作原理来看，激光雷达（LIDAR，光探测和测距）和毫米波雷达（RADAR，无线电探测和测距）基本相似。它们都使用回声成像来显示检测到的物体。
但激光雷达发射的电磁波是直线，主要以光粒子发射为主要方式，而毫米波雷达发射的电磁波是锥形波束，以电磁辐射为主。
角度雷达的工作原理
角雷达设计用于超短程雷达 (USRR) 和短程雷达 (SRR)。在140公里/小时的行驶条件下，AWR1843雷达能够探测200多个物体，并在150米的距离内跟踪20多个物体。
在角雷达应用中，AWR1843被配置为多模式雷达，这意味着它可以在30 m处生成丰富的物体点云，同时跟踪150 m处的物体。通过设计具有更高增益比的天线，可以实现超过150 m的范围。
由于此设计是多模式雷达，因此有两套不同的规格。第一个适用于 BSD、LCA 和 TJA，对应的配置可实现最大范围 150m (SRR)。第二个是30m配置对应的USRR规范。
AWR1843雷达介绍
AWR1843 是一款集成单芯片调频连续波 (FMCW) 传感器，能够在 76-81GHz 频段运行。该器件采用 45nm CMOS 工艺构建，可在极小的外形尺寸中实现模拟和数字集成。
该传感器具有四个接收器和三个具有闭环锁相环 (PLL) 的发射器。它还包括一个内置无线电处理器 (BIST)，用于 RF 校准和安全监控。该传感器器件支持 10MHz IF 带宽和可重新配置的输出采样率。 Arm Cortex R4F 和 TI 的 C674x DSP（定点和浮点）和 2MB 片上RAM 支持先进的算法 开发。
天线配置
角角雷达使用四个接收器和三个发射器（两种不同的线性调频配置）。第一种配置 (SRR) 使用简单的非 MIMO 配置，TX1、TX2 和 TX3 同时传输。
第二种USRR采用时分复用MIMO配置（即在TX1、TX2和TX3中交替切换Chirp信号）。这种多输入多输出 (MIMO) 配置结合了 12 个虚拟 RX 天线阵列，将角分辨率提高了三倍（与单个 TX 配置相比）。
信号配置和系统性能
在配置信号之前，我们先看一下毫米波雷达的信号波形图。
图中，
Idle Time：空闲时间，最后一个 chirp 结束到下一个 chirp 开始之间的时间
Tx Start Time：传输开始时间，从斜坡开始到发射器发射的时间
ADC 开始时间：ADC 开始时间，从斜坡开始到 ADC 开始收集数据的时间
Ramp End Time：斜坡结束时间，从斜坡开始到线性调频声连续上升结束的时间
AWR1843雷达的最大探测距离约为150m。频率斜率和最大距离的乘积受到可用 IF 带宽（AWR1843 为 10MHz）的限制。因此，150m 的最大距离将 FMCW 信号的频率斜率锁定为大约 。
Chirp 信号周期的选择是距离分辨率和最大速度之间的权衡。该雷达的距离分辨率约为 0.78m，最大速度约为 55km/h。凭借先进的算法，可检测的最高速度为144km/h。
由于 L3 内存和 IF 带宽的限制，较长的距离将具有较低的距离分辨率。解决这种权衡的一个有用技术是拥有多种配置，每种配置都针对特定的观看范围进行定制。例如，典型的 SRR 雷达在两种模式之间交替：针对较大最大范围的低分辨率模式（例如，150 米，分辨率为 0.75 米）和针对较短范围的高分辨率模式（例如，30 米，分辨率为0.75米）。分辨率为4厘米）。
为了满足 USRR 和 SRR 要求，角度雷达设计采用了 AWR1843 设备的先进框架配置 API。该 API 允许构建由多个子帧组成的帧，每个子帧都针对特定应用进行调整。
这些子帧中的每一个都针对一个应用程序进行调整。在SRR设计的情况下，使用两个子帧。一个子帧专用于USRR，另一个子帧专用于SRR。
帧配置使用高级帧配置 API 来生成两个单独的子帧 - SRR 子帧和 USRR 子帧。如下所示。
SRR子帧由两个Chirp信号组成：快频信号和慢频信号。快频率信号和慢频率信号具有相同的斜率，但是慢频率信号的重复周期略高于快频率信号的重复周期。
与快频率信号相比，2D-FFT 处理后的慢频率信号的最大速度较小。快、慢频率信号不交替。相反，快频率信号重复一定次数，然后慢频率信号再次重复相同次数。
该设计的目的是使用来自快频率信号和慢频率信号的两个独立的目标速度估计来生成具有更高最大速度的估计。
USRR 子帧由三个交替的 Chirp 信号组成。每个 Chirp 使用 AWR1843 上可用的三个 TX 之一。该子帧的组合处理允许生成由 8 个 Rx 天线组成的虚拟 Rx 阵列，从而获得更好的角分辨率（方位角方向约为 14.32 度）。
下图显示了 SRR 应用程序的处理数据路径。
时间配置
下图显示了Chirp信号的时序以及系统中的后续处理。
下面描述上图所示的数据路径处理。
RF前端由BIST子系统（BSS）配置，从每个前端通道获得的原始数据由雷达硬件加速器（HWA）处理。
Chirp 期间的处理包括：
从 ADC 缓冲区获取多个接收天线（对应于发射天线上的 Chirp 模式）的输入，由硬件加速器执行一维（范围）FFT 处理
通过增强型直接内存访问（EDMA）将处理结果输出到L3（三级缓存）RAM
射频电路空闲期间（即帧间处理时间）的处理包括：
以L3 RAM中的一维输出为输入，硬件加速器进行二维（速度）FFT处理，在L3 RAM中生成（距离，速度）矩阵
将 L3 RAM 中的数据输入到 C674x DSP 中，以使用毫米波库执行多普勒方向的 CFAR 检测和距离方向的 CFAR 检测。其余处理在 DSP 中继续进行
SRR 子帧、多普勒和 USRR 子帧（多普勒和范围）的峰值 聚合
到达方向（方位角）和俯仰角估计
根据目标 SNR 和 2D-FFT 幅度进行额外微调，以避免地面杂波
使用 SRR 和 USRR 中的 DBSCAN 算法（基于密度的聚类算法）对检测到的目标进行聚类
使用 SRR 的扩展卡尔曼 滤波器 跟踪集群
EDMA 配置
存储器之间的大规模数据移动是使用 SRR 中的 EDMA 完成的。使用 EDMA 比使用处理器 移动数据更高效，因为 DSP 和 HWA 可以在数据移动完成后继续处理数据。主要必要的数据传输包括：
• 将距离 FFT 输出数据从 HWA 内存移动到 L3 内存
• 将 1D-FFT 数据从 L3 获取到 HWA 输入缓冲区以执行 2D FFT
• 从 L3 转移 1D-FFT 数据以进行角度估计（2D-DFT 之后）
乒乓球的运动原理
Ping-pong是一种数据传输技术，可以同时利用两个数据缓冲区来达到连续传输数据的目的，从而提高数据传输速率。
由于在单个缓冲器中获得的数据在传输和处理过程中很容易被覆盖，所以乒乓缓冲器方法可以始终将数据保留在一个被利用的缓冲器中，而另一个缓冲器用于存储数据。也就是说，两个相同的对象作为缓冲区交替读取和写入。
大多数 EDMA 工作在 ping-pong 缓冲区上，这意味着当 ping 缓冲区填满时，HWA 或 DSP 可以使用 pong 缓冲区进行处理。
内存分配
AWR1843 具有以下内存：
• L3 RAM 1024 kB
• L2 RAM 256 kB
• L1D RAM 32 kB
• L1P RAM 32 kB
R4F 具有 512kB 的代码和数据 RAM。在 SRR 设计中，R4F 仅用于配置和UART/LVDS 通信。它的内存消耗和分配对设计没有影响。因此，DSP是存储器的主要消耗者。
在可用于 L1P RAM 和 L1D RAM 的 32KB 中，一半的 L1P RAM (16 kB) 和一半的 L1D RAM (16 kB) 保留用于代码和数据存储。其余部分用作缓存。
L1P中存储的代码通常是FFT或CFAR等算法，或者是一些更复杂算法（例如聚类和跟踪）的内核。将它们存储在 L1 中可以更快地执行这些内核，并节省剩余内存中的一些空间（在本例中约为 16kB）。
L1D 用作一些常用缓冲区的快速 RAM。 L2 RAM主要用于代码存储、数据暂存等。L3 RAM主要用于存储雷达立方体等。
处理雷达信号需要在处理阶段的每个步骤（3D-FFT、检测、角度估计等）使用大型暂存缓冲区。通过覆盖暂存缓冲区可以有效地使用可用内存。前一阶段使用的暂存缓冲区可以在当前阶段重复使用。
原标题：汽车毫米波转角雷达简介
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