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挑戰(zhàn)

在快速發(fā)展的汽車自動(dòng)駕駛和駕駛輔助（ADAS）領(lǐng)域，毫米波雷達(dá)因其全天候和出色的測(cè)速測(cè)距表現(xiàn)被廣泛應(yīng)用。加特蘭微電子（Calterah Semiconductor）作為國(guó)內(nèi)CMOS工藝毫米波雷達(dá)芯片開發(fā)與設(shè)計(jì)的領(lǐng)導(dǎo)者，其量產(chǎn)的汽車級(jí)全集成毫米波雷達(dá)SoC芯片，為客戶提供高性能和小型化的選擇。

在雷達(dá)應(yīng)用的開發(fā)前期，采集雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)用于算法迭代變得越來越重要。一方面，歷史項(xiàng)目的數(shù)據(jù)需要有效地復(fù)用到新項(xiàng)目中，加速系統(tǒng)的開發(fā)驗(yàn)證；另一方面，出于安全要求的驗(yàn)證需求，高覆蓋率測(cè)試也必不可少。

Vector開發(fā)的新型接口硬件可以適配加特蘭雷達(dá)芯片，可采集來自雷達(dá)單片微波集成電路（Monolithic microwave integrated circuits ，MMIC）的雷達(dá)原始數(shù)據(jù)，能同時(shí)滿足實(shí)驗(yàn)室集成和車載路試的環(huán)境要求。

圖1：加特蘭毫米波雷達(dá)芯片

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基本原理

2.1 雷達(dá)原始數(shù)據(jù)

雷達(dá)的基本原理是通過疊加發(fā)射和反射的毫米波信號(hào)來計(jì)算提取目標(biāo)的距離、速度和角度信息。

雷達(dá)通常包括天線、MMIC單元（單片微波集成電路）和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）單元，其中MMIC負(fù)責(zé)毫米波信號(hào)的調(diào)制、發(fā)射、接收以及回波信號(hào)的解調(diào)，接收數(shù)據(jù)為采樣率高達(dá)50MSPS的高速數(shù)字采樣（ADC）原始數(shù)據(jù)，然后送到DSP單元做快速傅里葉變換（FFT）得到目標(biāo)等信息。

目前主流的毫米波雷達(dá)都是采用調(diào)頻連續(xù)波（Frequency Modulated Continuous Wave，F(xiàn)MCW）波形，它是一段中心頻率在24GHz（短距探測(cè)）或者77GHz（長(zhǎng)距探測(cè)）的掃頻連續(xù)波，頻率隨時(shí)間上升或者下降，掃頻帶寬在幾GHz。每隔一定時(shí)間會(huì)空閑一段時(shí)間用于DSP計(jì)算目標(biāo)等信息。這種波形也被稱作啁啾信號(hào)（Chirp Signal）。

通過MMIC采集實(shí)際發(fā)波和回波經(jīng)過混頻器混頻得到的中頻信號(hào)Intermediate Frequency（IF），頻率在幾百M(fèi)Hz，數(shù)字采樣和信號(hào)處理成本較低，這就是雷達(dá)原始數(shù)據(jù)。

2.2 RIF接口（Radar Interface）

在MMIC和DSP之間會(huì)預(yù)留一個(gè)對(duì)外接口用于調(diào)試，這個(gè)接口可以輸出雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)，并且定義了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，稱為RIF接口（Radar Interface）。RIF接口在物理上通常是2到4對(duì) LVDS通訊，每通道最高900 Mbit/s。

Vector針對(duì)Calterah CAL77 S244-AE開發(fā)了一款緊湊的轉(zhuǎn)接板VX1522.01 GMSL2 POD可接收來自雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)。

圖2：VX1522.01 GMSL2 POD

2.3串行解串技術(shù)

RIF接口通訊距離和抗干擾能力有限，因此還需要通過POD將信號(hào)串行化再傳輸給接收端。GMSL2是一種傳輸?shù)拇薪獯畢f(xié)議，在攝像頭領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用。

VX1522.01 GMSL2 POD選擇將RIF信號(hào)串行化成GMSL2信號(hào)，再通過VX1161.51D板卡解串還原數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集的上位機(jī)軟件是CANape，可同時(shí)采集其他傳感器和總線信號(hào)。

關(guān)于VX1522.01 GMSL2 POD 和 VX1161.51D板卡更多信息可以查看VX1000官方手冊(cè)：www.vector.com/vx1000-manual（可點(diǎn)擊文末閱讀原文鏈接）

圖3：采集方案

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系統(tǒng)配置

VX1161是可靈活配置的多通道數(shù)據(jù)采集接口設(shè)備，根據(jù)被采集對(duì)象的接口選擇不同的板卡。單塊VX1161.51D可同時(shí)采集4路雷達(dá)的原始信號(hào)，VX1161.41A/B可采集來自雷達(dá)ECU的CAN總線目標(biāo)信號(hào)。

圖4：硬件系統(tǒng)連接

3.1VXconfig配置

在VXConfig配置工具中分別配置VX1161.51D和VX1522.01的接口類型即可。

圖5：VX1161.51D 配置

圖6：VX1522.01 POD配置

3.2CANape配置

在CANape中只需要新建一個(gè)雷達(dá)原始數(shù)據(jù)的設(shè)備并關(guān)聯(lián)VX1161.51D采集板卡的IP地址和物理端口即可。

圖7：CANape中Device配置

3.3 CANape在線采集

CANape中創(chuàng)建設(shè)備之后，會(huì)自動(dòng)添加對(duì)應(yīng)的A2L文件，采集RIF1分組下所有信號(hào)即可，其中，RawData信號(hào)為雷達(dá)原始信號(hào)；其它信號(hào)用于判斷采集數(shù)據(jù)的正確性和連續(xù)性，Counter代表采集到的Chirps組數(shù)，CounterDiff用于判斷Counter是否連續(xù)，Status = 0代表采集過程正確。

一個(gè)RawData數(shù)據(jù)塊為一組或一個(gè)周期的Chirps的集合。假設(shè)一個(gè)周期Chirps數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為16Bit/Sample*512個(gè)采樣點(diǎn)*4路*512個(gè)chirp = 2MB，發(fā)送周期為50ms，采集的數(shù)據(jù)帶寬為2MB/50ms = 40MB/S。

圖8：采集方案CANape在線采集

3.4雷達(dá)原始數(shù)據(jù)離線分析

RawData數(shù)據(jù)塊在CANape中可雙擊打開查看；原始數(shù)據(jù)用于算法迭代時(shí)，可通過MDF Lib庫，在其它軟件環(huán)境中加載并解析MDF文件。

關(guān)于MDF Lib的詳細(xì)介紹可參考鏈接：

https://www.vector.com/int/en/products/products-a-z/software/mdf4-lib

圖9：原始數(shù)據(jù)離線查看