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基于嵌入式雷达技术以提高汽车主动安全性
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2017-11-21
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当前，世界各地由于道路交通事故而导致死亡的人数不断攀升。据世界健康组织统计，2010年，124万人死于道路交通事故，交通事故已成为全球第八大人员意外死亡的主要原因。在发达地区，汽车被动安全系统、安全带、安全气囊、撞击缓冲区等已经成为减少车主和行人死亡和严重损害事故发生的基本配置和措施。但即使是在世界上一些发达地区（在那里车辆变得越来越互连，并为车辆运营商提供越来越高的信息水平），分析人士仍然认为驾驶员分心是导致人员死亡和严重损害事故发生的真正潜在因素，因此，汽车制造商需要改善车辆的自动安全系统，并且这一需求正逐年增加。
另一方面，当全球汽车行业正在为车辆事故“零死亡率”的目标努力时，消费者需求和政府立法也在驱动着汽车安全标准的改进，主动型和预测型防碰撞安全系统在现代汽车中越来越盛行起来。例如，高级驾驶员辅助系统（ADAS）的增值功能——电子稳定控制系统和后视摄像头，以及基于视觉的行人检测系统等——正随着微控制器和传感器技术的进步而变得可能。此外，基于雷达技术的增强型嵌入式解决方案也可为ADAS设计人员提供互补的安全特性。
全新的雷达技术解决方案
随着全球各国陆续近期出台的标准和法规，越来越多的ADAS系统有望在未来成为政府强制要求安装的车辆配置系统，如车辆的后视摄像头和面向商用车的高级紧急制动辅助系统（AEBS）等。基于雷达技术的汽车安全系统可实现盲点和侧面碰撞检测，以及中远距离的正面雷达探测等，以实现自适应巡航控制功能。
以飞思卡尔推出的嵌入式微控制器和专门面向雷达应用的77GHz毫米波集成式电路为例，该典型雷达模块由发射解决方案（Tx）、电压控制振荡器（VCO）、三通道接收器IC（Rx）及微控制器（MCU）组成。芯片通过约38 GHz的本地振荡器（LO）信号连接，通过串行外设接口（SPI）总线可独立控制每个芯片。主控制器和调制主机是一款带有集成式高速模数转换器（ADCs）的单个微控制器，并具备适当信号处理功能，如快速傅立叶转换（FFT）。
凭借Qorivva MPC577xK MCU和MRD2001 77GHz雷达收发器芯片组，飞思卡尔推出了新一代基于嵌入式雷达的产品。该雷达收发器芯片组由一个VCO（MRD2001VC）、一个2通道Tx发射器（MRD2001TX）和一个3通道RX接收器（MRD2001RX）组成，这些新产品为汽车设计提供了完整的嵌入式雷达系统。同时，该雷达技术解决方案进一步完善了现有的高性能ADAS系统，例如，在嵌入式摄像头/视频产品方面——飞思卡尔SCP220x图像认知处理器（ICP）系列和Qorivva MPC5604E MCU——专为高级视觉处理而设计，用于车辆和行人检测，可满足汽车制造商对ADAS解决方案更高的性能要求。
先进的系统集成性能
当前许多雷达系统都基于Qorivva MPC5675K MCU——包括外部FPGA、ADC、DAC、SRAM和用于发射和接收的模拟前端。而全新的MPC577xK MCU可在单一芯片解决方案中支持经济高效的雷达系统，同时进一步提升系统的性能。
MPC577xK系列在单一356 BGA封装中提供高水平的数字和模拟集成，无需外部FPGA、ADC、DAC和SRAM，实现了更佳的成本优势，减少了所需组件的数量、PCB尺寸和软件复杂性。
图1：雷达芯片组演变
除了两个266 MHz e200z7处理内核，MPC577xK MCU还采用了一个最先进的信号处理工具箱（SPT），包含处理短、中和长距离雷达应用采样信号所需的硬件模块。SPT是一款强大的处理引擎，通过特定命令驱动的指令集驱动高性能信号处理操作。其可编程性可确保在频繁的硬件任务调度中移除CPU时，仍可保持灵活性，控制处理流程并与其互动。系统优势还包括：易于使用的MCU，带有集成式FFT加速器；大密度存储器支持可扩展的雷达应用；支持开环和锁相环系统，实现设计的灵活性；可控的功耗，可提高效率；帮助系统制造商满足功能安全ISO 26262 ASIL-D目标。
在安全特性方面，作为飞思卡尔SafeAssure项目的一部分，MCP577xK MCU采用两个高性能功率Architecture e200z7内核，以实现信号处理，并可帮助汽车制造商实现最低的ISO 26262汽车安全完整性等级-B（ASIL-B）。除了满足汽车功能安全应用的要求，锁步配置中采用了两个e200z4内核，专门为满足决策和关键安全需求而设计，可帮助实现ISO 26262 ASIL-D认证。
另一方面，当全球汽车行业正在为车辆事故“零死亡率”的目标努力时，消费者需求和政府立法也在驱动着汽车安全标准的改进，主动型和预测型防碰撞安全系统在现代汽车中越来越盛行起来。例如，高级驾驶员辅助系统（ADAS）的增值功能——电子稳定控制系统和后视摄像头，以及基于视觉的行人检测系统等——正随着微控制器和传感器技术的进步而变得可能。此外，基于雷达技术的增强型嵌入式解决方案也可为ADAS设计人员提供互补的安全特性。
全新的雷达技术解决方案
随着全球各国陆续近期出台的标准和法规，越来越多的ADAS系统有望在未来成为政府强制要求安装的车辆配置系统，如车辆的后视摄像头和面向商用车的高级紧急制动辅助系统（AEBS）等。基于雷达技术的汽车安全系统可实现盲点和侧面碰撞检测，以及中远距离的正面雷达探测等，以实现自适应巡航控制功能。
以飞思卡尔推出的嵌入式微控制器和专门面向雷达应用的77GHz毫米波集成式电路为例，该典型雷达模块由发射解决方案（Tx）、电压控制振荡器（VCO）、三通道接收器IC（Rx）及微控制器（MCU）组成。芯片通过约38 GHz的本地振荡器（LO）信号连接，通过串行外设接口（SPI）总线可独立控制每个芯片。主控制器和调制主机是一款带有集成式高速模数转换器（ADCs）的单个微控制器，并具备适当信号处理功能，如快速傅立叶转换（FFT）。
凭借Qorivva MPC577xK MCU和MRD2001 77GHz雷达收发器芯片组，飞思卡尔推出了新一代基于嵌入式雷达的产品。该雷达收发器芯片组由一个VCO（MRD2001VC）、一个2通道Tx发射器（MRD2001TX）和一个3通道RX接收器（MRD2001RX）组成，这些新产品为汽车设计提供了完整的嵌入式雷达系统。同时，该雷达技术解决方案进一步完善了现有的高性能ADAS系统，例如，在嵌入式摄像头/视频产品方面——飞思卡尔SCP220x图像认知处理器（ICP）系列和Qorivva MPC5604E MCU——专为高级视觉处理而设计，用于车辆和行人检测，可满足汽车制造商对ADAS解决方案更高的性能要求。
先进的系统集成性能
当前许多雷达系统都基于Qorivva MPC5675K MCU——包括外部FPGA、ADC、DAC、SRAM和用于发射和接收的模拟前端。而全新的MPC577xK MCU可在单一芯片解决方案中支持经济高效的雷达系统，同时进一步提升系统的性能。
MPC577xK系列在单一356 BGA封装中提供高水平的数字和模拟集成，无需外部FPGA、ADC、DAC和SRAM，实现了更佳的成本优势，减少了所需组件的数量、PCB尺寸和软件复杂性。
图1：雷达芯片组演变
除了两个266 MHz e200z7处理内核，MPC577xK MCU还采用了一个最先进的信号处理工具箱（SPT），包含处理短、中和长距离雷达应用采样信号所需的硬件模块。SPT是一款强大的处理引擎，通过特定命令驱动的指令集驱动高性能信号处理操作。其可编程性可确保在频繁的硬件任务调度中移除CPU时，仍可保持灵活性，控制处理流程并与其互动。系统优势还包括：易于使用的MCU，带有集成式FFT加速器；大密度存储器支持可扩展的雷达应用；支持开环和锁相环系统，实现设计的灵活性；可控的功耗，可提高效率；帮助系统制造商满足功能安全ISO 26262 ASIL-D目标。
在安全特性方面，作为飞思卡尔SafeAssure项目的一部分，MCP577xK MCU采用两个高性能功率Architecture e200z7内核，以实现信号处理，并可帮助汽车制造商实现最低的ISO 26262汽车安全完整性等级-B（ASIL-B）。除了满足汽车功能安全应用的要求，锁步配置中采用了两个e200z4内核，专门为满足决策和关键安全需求而设计，可帮助实现ISO 26262 ASIL-D认证。
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