Massime prestazioni del radar front-end per rendere Vision Zero una realtà

Negli ultimi anni, due grandi forze hanno spinto l’uso di misure di sicurezza attive nei sistemi avanzati di assistenza al conducente (ADAS): il progetto di sicurezza stradale Pursuit of Vision Zero dell’European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) del 2025 e le valutazioni della sicurezza a cinque stelle per i consumatori.

L’obiettivo di Vision Zero porterà le case automobilistiche a offrire la migliore tecnologia possibile di serie in tutti i segmenti e in tutti i paesi, contribuendo non soltanto a proteggere le persone a bordo delle auto, ma anche affrontando sempre più la questione della sicurezza degli utenti della strada più vulnerabili. I produttori OEM hanno dedicato molta attenzione ai punteggi dei test di valutazione per la sicurezza, poiché questi punteggi possono avere un impatto diretto su come i consumatori più interessanti e di successo considerano un particolare modello di veicolo.

Per questo motivo, misure di sicurezza primarie come la frenata automatica d’emergenza (AEB), lo sterzo di emergenza autonomo (AES), il controllo automatico della velocità di crociera (ACC) e l’avviso di collisione frontale (FCW) svolgono un ruolo sempre più importante. Con il sempre più rapido sviluppo degli ADAS, i livelli di sicurezza delle auto includono sempre più tecnologie ADAS e tecnologie di prevenzione degli incidenti.

Le prestazioni di misure di sicurezza come i sistemi AEB, AES, ACC e FCW dipendono dal tipo e dalla complessità dei sensori utilizzati. Gli OEM e i fornitori Tier 1 dedicano molta attenzione all’insieme di sensori scelti per queste funzioni, garantendo in particolare che i sensori radar soddisfino i severi requisiti previsti dai test NCAP.

TI sta ampliando la propria vasta gamma di radar con AWR2243, un sensore TI a onde millimetriche (mmWave) per radar anteriore di seconda generazione. Avendo l’obiettivo di avvicinarsi alle priorità stabilite da Vision Zero, un progetto che includa l’AWR2243 può contribuire alla progettazione del proprio ADAS:

  • Rilevamento fino a 220 m di distanza dal veicolo, con potenza di uscita (13 dBm), cifra di rumore (12 dB) e rumore di fase (-97 dBc/Hz) migliori.
  • Distinzione fra target vicini grandi e piccoli con range dinamico più elevato per il rumore di fase.
  • Utilizzo di oltre 2.000 modulazioni di chirp flessibili e pre-programmate in modo autonomo per funzionalità avanzate come la gestione del fascio dei fari e il DDMA (accesso multiplo a divisione Doppler).
  • Ridimensionamento dell’impegno di ricerca e sviluppo per l’intero veicolo utilizzando il funzionamento «dietro il paraurti» e le funzionalità in cascata multichip dell’AWR2243 in aggiunta al design per radar anteriore.

 

Radar anteriore automobilistico con utilizzo del sensore mmWave AWR2243 di TI.

Andando più a fondo, vi sono alcune aree in cui i nuovi test di valutazione della sicurezza NCAP sono più esigenti e richiedono quindi miglioramenti delle prestazioni del sensore radar anteriore. Le eccellenti prestazioni in radiofrequenza (RF) dell’AWR2243 e il ricco set di funzioni possono aiutare i costruttori di automobili a ottenere la valutazione di sicurezza a cinque stelle desiderata. Per valutare le prestazioni di queste funzionalità è possibile utilizzare il modulo di valutazione AWR2243BOOST mostrato sotto in Figura 1.

Figura 1: EVM AWR2243BOOST

Prevenzione delle collisioni frontali

Il sistema AEB di un veicolo valuta le opportunità di collisione frontale e aiuta a prevenire incidenti che coinvolgono altri utenti della strada facendo intervenire i sistemi di frenata e sterzata. Uno studio condotto dall’American Automobile Association (AAA) mostra anche che un pedone investito da un veicolo che viaggia a 20 miglia/ora corre un rischio del 18% di subire lesioni gravi o morte. Se la velocità del veicolo aumenta di sole 10 miglia/ora, a 30 miglia/ora, il rischio è più che raddoppiato giungendo al 47%. Il budget di collegamento dell’AWR2243, con una potenza di uscita di 13 dBm e una cifra di rumore di 12 dB, offre alle case automobilistiche la possibilità di progettare sistemi front-end in grado di identificare gli utenti vulnerabili della strada a oltre 220 m di distanza, mantenendo un ampio campo visivo (FoV).

Manovre su attraversamenti e svolte

Le manovre sugli attraversamenti e le svolte che si verificano in corrispondenza degli incroci generano opportunità di impatto con altri conducenti o pedoni a causa di mancanza di visibilità, disattenzione del conducente o perché il conducente non controlla il traffico in arrivo durante la svolta. La capacità dell’AWR2243 di orientare il fascio dei fari con variatori di fase con risoluzione a 5,6 gradi permette al radar di sorvegliare la strada, identificare i rischi imminenti e attivare la funzione AEB dove necessario. Questi variatori di fase ad alta risoluzione facilitano le complesse modulazioni chirp come il MIMO (multiple-input multiple-output) DDMA, che offre al tempo stesso una buona risoluzione angolare e un rapporto segnale-rumore più elevato rispetto al MIMO multiplexing a divisione temporale.

Guida notturna

Gli studi dimostrano come l’efficacia dei sistemi AEB diminuisce significativamente durante la guida notturna con visibilità ridotta. Ad esempio, i test AAA mostrano come di notte nessuno dei sistemi AEB testati fosse in grado di rilevare o reagire ai pedoni adulti. La fusione tra i sensori di telecamera e radar può aiutare a compensare la riduzione notturna della visibilità della telecamera.

Figura 2: EVM RF di radar per imaging in cascata mmWave di TI

 

Il collegamento in cascata di più sensori AWR2243, come mostrato in Figura 2, offre un FoV più ampio, un maggiore raggio d’azione  e una migliore risoluzione angolare per rilevare oggetti statici. I sistemi radar di imaging che utilizzano sensori a cascata possono aiutare le auto a «vedere» il mondo in quattro dimensioni (raggio d’azione, velocità, azimut ed elevazione) e aumentare significativamente l’efficacia dei sistemi AEB e AES. Inoltre, anche funzionalità di monitoraggio integrate avanzate e autonome, tra cui rilevamento e mitigazione approfonditi delle interferenze, possono aiutare le case automobilistiche a ottenere sistemi di sicurezza funzionale certificati.

Conclusione

L’AWR2243, dotato di compatibilità drop-in con la prima generazione AWR1243, è un’importante aggiunta in una ricca gamma di sensori mmWave di TI (mantenendo la compatibilità RF e le istruzioni per l’interfaccia di programmazione dell’applicazione di collegamento mmWave di prima generazione) e consente una migrazione senza problemi tra i diversi dispositivi della gamma. Le elevate prestazioni RF dell’AWR2243 e il suo ricco set di funzioni possono agevolare il rispetto degli impegnativi standard Euro NCAP per applicazioni radar frontali.

Sia il modulo di valutazione per MMIC automotive ad alte prestazioni di seconda generazione da 76 GHz a 81 GHz AWR2243 a chip singolo sia il modulo di valutazione RF per radar per imaging a cascata mmWave sono attualmente disponibili per agevolare il rapido avvio della progettazione nell’affascinante mondo dei sensori radar anteriori.

Risorse supplementari

 

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