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挑戰(zhàn)

在快速發(fā)展的汽車自動駕駛和駕駛輔助（ADAS）領域，毫米波雷達因其全天候和出色的測速測距表現(xiàn)被廣泛應用。加特蘭微電子（Calterah Semiconductor）作為國內(nèi)CMOS工藝毫米波雷達芯片開發(fā)與設計的領導者，其量產(chǎn)的汽車級全集成毫米波雷達SoC芯片，為客戶提供高性能和小型化的選擇。

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

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

圖1：加特蘭毫米波雷達芯片

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基本原理

2.1 雷達原始數(shù)據(jù)

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

雷達通常包括天線、MMIC單元（單片微波集成電路）和數(shù)字信號處理（DSP）單元，其中MMIC負責毫米波信號的調(diào)制、發(fā)射、接收以及回波信號的解調(diào)，接收數(shù)據(jù)為采樣率高達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）得到目標等信息。

目前主流的毫米波雷達都是采用調(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）或者77GHz（長距探測）的掃頻連續(xù)波，頻率隨時間上升或者下降，掃頻帶寬在幾GHz。每隔一定時間會空閑一段時間用于DSP計算目標等信息。這種波形也被稱作啁啾信號（Chirp Signal）。

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

2.2 RIF接口（Radar Interface）

在MMIC和DSP之間會預留一個對外接口用于調(diào)試，這個接口可以輸出雷達的原始數(shù)據(jù)，并且定義了簡單的數(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 LVDS通訊，每通道最高900 Mbit/s。

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

圖2：VX1522.01 GMSL2 POD

2.3串行解串技術

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，在攝像頭領域已經(jīng)廣泛應用。

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

關于VX1522.01 GMSL2 POD 和 VX1161.51D板卡更多信息可以查看VX1000官方手冊：www.vector.com/vx1000-manual（可點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)采集接口設備，根據(jù)被采集對象的接口選擇不同的板卡。單塊VX1161.51D可同時采集4路雷達的原始信號，VX1161.41A/B可采集來自雷達ECU的CAN總線目標信號。

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中只需要新建一個雷達原始數(shù)據(jù)的設備并關聯(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)建設備之后，會自動添加對應的A2L文件，采集RIF1分組下所有信號即可，其中，RawData信號為雷達原始信號；其它信號用于判斷采集數(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RawData數(shù)據(jù)塊為一組或一個周期的Chirps的集合。假設一個周期Chirps數(shù)據(jù)包長度為16Bit/Sample*512個采樣點*4路*512個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，可通過MDF Lib庫，在其它軟件環(huán)境中加載并解析MDF文件。

關于MDF Lib的詳細介紹可參考鏈接：

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