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挑戰

在快速發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被廣泛應用。加特蘭微電子（Calterah Semiconductor）作為國內CMOS工藝毫米波雷達芯片開發與設計的領導者，其量產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。

在雷達應用的開發前期，采集雷達的原始數據用于算法迭代變得越來越重要。一方面，歷史項目的數據需要有效地復用到新項目中，加速系統的開發驗證；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）的雷達原始數據，能同時滿足實驗室集成和車載路試的環境要求。

圖1：加特蘭毫米波雷達芯片

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基本原理

2.1 雷達原始數據

雷達的基本原理是通過疊加發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）和數字信號處理（DSP）單元，其中MMIC負責毫米波信號的調制、發射、接收以及回波信號的解調，接收數據為采樣率高達50MSPS的高速數字采樣（ADC）原始數據，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頻連續波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）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采集實際發波和回波經過混頻器混頻得到的中頻信號Intermediate Frequency（IF），頻率在幾百MHz，數字采樣和信號處理成本較低，這就是雷達原始數據。

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試，這個接口可以輸出雷達的原始數據，并且定義了簡單的數據傳輸協議，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開發了一款緊湊的轉接板VX1522.01 GMSL2 POD可接收來自雷達的原始數據。

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是一種傳輸的串行解串協議，在攝像頭領域已經廣泛應用。

VX1522.01 GMSL2 POD選擇將RIF信號串行化成GMSL2信號，再通過VX1161.51D板卡解串還原數據。數據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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系統配置

VX1161是可靈活配置的多通道數據采集接口設備，根據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據的設備并關聯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據的正確性和連續性，Counter代表采集到的Chirps組數，CounterDiff用于判斷Counter是否連續，Status = 0代表采集過程正確。

一個RawData數據塊為一組或一個周期的Chirps的集合。假設一個周期Chirps數據包長度為16Bit/Sample*512個采樣點*4路*512個chirp = 2MB，發送周期為50ms，采集的數據帶寬為2MB/50ms = 40MB/S。

圖8：采集方案CANape在線采集

3.4雷達原始數據離線分析

RawData數據塊在CANape中可雙擊打開查看；原始數據用于算法迭代時，可通過MDF Lib庫，在其它軟件環境中加載并解析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：原始數據離線查看