Integrierte Radarsensoren
Radarsystem-on-Chip für Industrie und Automobil
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Drei Hauptanwendungen im Automobil
Mit dem Radar-Transceiver (AWR1243) zielt Texas Instruments im Automobil auf den Einsatz in weitreichenden Radarsensoren, z.B. zum automatischen Einhalten des Abstandes zum vorausfahrenden Fahrzeug (ACC - Adaptive Cruise Control), für das automatisierte Fahren in Notbremssystemen. Entwickler können auch mehrere Radar-Transceiver-ICs kaskadieren, können damit Array-Antennen und Beamforming realisieren.
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In der nächsten Integrationsstufe, mit integriertem Mikrocontroller (Cortex R4F von ARM mit 200 MHz), können Radarsensoren realisiert werden, die z.B. den Fahrzeuginnenraum und den Fahrer überwachen oder die Fahrzeugumgebung. Mit den Radarsensoren kann beispielsweise die Atmungsbewegung detektiert werden, um so Personen im Fahrzeug zu erkennen, sie können Gesten erfassen, um Steuerbefehle abzuleiten, können aber auch den Boden unter dem Fahrzeug analysieren, um den Fahrer vor Glatteis auf der Straße oder beim Aussteigen vor einer Pfütze zu warnen. In der vorausschauenden Analyse des Fahrweges sieht Texas Instruments noch ein großes Potenzial, das bisher kaum in Angriff genommen wurde, da die Radarsensoren bisher dafür zu groß, zu teuer und zu energiehungrig waren.
Für seine dritte Reihe Radar-SoCs – Transceiver mit Mikrocontroller (Cortex R4F von ARM mit 200 MHz) plus DSP (C674x von TI mit 600 MHz) – sieht Texas Instruments Einsatzmöglichkeiten für Sensorsysteme die bisher vorrangig mit Kameras oder Ultraschallsensoren realsiert wurden: Einparkhilfe, Spurhalteassistenten, Erkennen von Fußgängern und Radfahrern in unmittelbarer Nähe, Überwachung des toten Winkels beim Überholen, Kollisionswarnung und Systeme zur 360°-Rundumsicht.
Für jede dieser Funktionen muss kein eigener Sensor ins Fahrzeug integriert werden, die Radar-SoCs von Texas Instruments lassen sich im Betrieb zwischen verschiedenen Betriebsmodi umschalten, z.B. zum Wechseln der Messdistanz und der Erfassungswinkel.
Industriesensoren mit Blick auf I4.0
Radarsensoren können in der Industrie mehr als nur den Füllstand von Behältern erfassen – ihr klassisches Einsatzgebiet. Sie können in Robotern und Förderfahrzeugen die nähere Umgebung überwachen, um Kollisionen und Unfälle zu vermeiden, können Personen in einem Raum detektiern und zählen sowie das Firmengelände und Gebäude überwachen. Auch zur Verkehrsüberwachung sind sie geeignet und können Automobile, Fahrräder und Fußgänger unterscheiden. Für die meisten dieser Anwendungen werden Radarsensoren erst aufgrund der Miniaturisierung und die damit einhergehende Kostensenkung in Form von Radar-SoCs interessant. Denn die Vorteile der Radartechnik, dass unabhängig vom Wetter, bei Sonne, Regen, Staub und Nebel, sowohl bei Tag als auch bei Nacht und selbst durch Materialien hindurch, mit gleichbleibender Qualität gemessen werden kann, lassen sich nur dann sinnvoll in möglichst vielen Anwendungen nutzen, wenn das Sensorsystem klein, energiesparend und billig ist.
Beispielsweise wird ein Einsatz eines Radarsensors in einer nicht-militärischen Drohne, um Freileitungen zu detektieren, erst mit den kleinen und mit wenig Energie auskommenden Radar-SoCs möglich.
Demo mit den Evaluationsboards
Schutz von Störungen durch zuviele Radarsensoren
Mit wachsender Verbreitung der Radarsensoren wächst die Gefahr, dass sich die Radarsensoren gegenseitig beeinflussen – auch aufgrund der hohen Reichweite. Zum Schutz vor Interferrenzen können Entwickler die Mittenfrequenz der Radar-SoCs von Texas Instruments im Bereich 76 bis 81 GHz wählen und auch mit einem individuellen Code modulieren. Dadurch ist es möglich das gesendete Radarsignal mit einem zu kennzeichnen, so dass der Empfänger im SoC sein Signal über eine Korrelation herausfiltern kann.
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