毫米波雷達(dá)憑借其出色的測距測速能力和全天候優(yōu)勢，在汽車組合輔助駕駛系統(tǒng)的傳感器中占有重要一席。隨著產(chǎn)品從2D、3D向4D升級，毫米波雷達(dá)的探測能力和應(yīng)用場景不斷增強(qiáng)，4D毫米波雷達(dá)有望成為未來車載雷達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)配置，在速度、距離、水平角度和垂直高度四個維度提供更多數(shù)據(jù)和可靠的感知。

01應(yīng)用與挑戰(zhàn)

在雷達(dá)應(yīng)用的開發(fā)中，數(shù)據(jù)驅(qū)動也成為大勢所趨。針對不同的OEM項目需求和毫米波雷達(dá)芯片的應(yīng)用特點，Vector提供的VX1000高速測量標(biāo)定產(chǎn)品能夠提供完整的數(shù)據(jù)采集方案，無論是單雷達(dá)系統(tǒng)還是多雷達(dá)系統(tǒng)都能靈活自由地適配。尤其是多雷達(dá)系統(tǒng)的采集，VX1000產(chǎn)品連續(xù)無斷點的數(shù)據(jù)采集和模塊化的組合設(shè)計，幫助客戶有效應(yīng)對當(dāng)下激烈的市場競爭環(huán)境的高帶寬和成本優(yōu)化雙重挑戰(zhàn)。

02多毫米波雷達(dá)實車數(shù)據(jù)采集的共性需求

在實車的多毫米波雷達(dá)測試中，傳感器的布局可能存在多種情況：

1）布局1：與原車?yán)走_(dá)一致的布置，測試整個系統(tǒng)的融合感知效果；

2）布局2：冗余配置，一個車載平臺多個安裝位置布置同等或者多種傳感器型號，覆蓋多個車型的測試點位或者同一廠商多種型號雷達(dá)的數(shù)據(jù)采集；

3）布局3：對標(biāo)配置，同樣的安裝位置布置不同廠商的傳感器。

圖1：實車安裝位置示意圖

如圖1所示，單輛測試車安裝多個角雷達(dá)進(jìn)行實車測試可有效的提高試驗效率，但也需要考慮多雷達(dá)是否存在有效干擾的問題，針對雷達(dá)不同的波形配置、天線布陣、性能指標(biāo)、安裝位置等特點做合理化設(shè)計。

在實際項目中，一個較大的系統(tǒng)會布置多達(dá)10個毫米波雷達(dá)，從功能和性能角度對采集系統(tǒng)的工具提出如下的要求：

功能：

1、點跡、航跡、點云和目標(biāo)數(shù)據(jù)實時可視化，并可以選擇關(guān)心的目標(biāo)，在線查看其運(yùn)動屬性；

2、監(jiān)控采集系統(tǒng)的硬性指標(biāo)，包括軟件、硬件系統(tǒng)狀態(tài)、各鏈路的鏈接和流量狀態(tài)；

3、在采集的過程中，可使用多種方式進(jìn)行標(biāo)簽，包括語音或事件；

4、同步采集、存儲所有鏈路的數(shù)據(jù)；

5、采集完成后，回放分析，包括按幀、調(diào)速等；

6、采集系統(tǒng)應(yīng)包括必要的二次開發(fā)接口；

7、可通過編程對采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理；

8、針對不同的項目采集，可以自行完成適配；

9、采集設(shè)備具有可擴(kuò)展性和復(fù)用性。

性能：

1、雷達(dá)各數(shù)據(jù)源時間同步精度在1ms級別以內(nèi)；

2、相機(jī)數(shù)據(jù)源時間同步精度在10μs級別以內(nèi)；

3、所有鏈路的丟幀率低于1‰；

4、單路ADC數(shù)據(jù)流量不低于80MB/s(其中4D點云雷達(dá)最高帶寬可達(dá)320MB/s)；

5、多通道（至少22+）CAN/CANFD數(shù)據(jù)采集；

6、參考相機(jī)分辨率不低于1080P；

7、數(shù)據(jù)速率總流量1-3GB/s；

8、提供穩(wěn)定且持續(xù)的采集性能，至少12小時（即一天）數(shù)據(jù)不間斷；

9、適應(yīng)高低溫路試所需的典型特性下運(yùn)行工作。

03Vector的綜合解決方案

Vector提供的采集方案具有高可擴(kuò)展性和高可復(fù)用性，輕松應(yīng)對以上需求。

1）單一硬件方案覆蓋多個級別的數(shù)據(jù)采集

毫米波雷達(dá)按照數(shù)據(jù)帶寬由高到低為：原始數(shù)據(jù)（RAW Data）、在傳感器中處理過的數(shù)據(jù)（Processed Data）以及探測到的目標(biāo)列表（Object List），它們會從不同的傳輸接口輸出。無論是哪個級別的數(shù)據(jù)，CANape都可以通過VX1161采集板卡記錄，不同接口的連接方式如圖2所示，CANape通過用不同類型的記錄模塊測量這些數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)類型可以通過不同的板卡組合實現(xiàn)在同一平臺采集。

圖2：多種毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)采集方式

2）單一POD覆蓋多種芯片的數(shù)據(jù)采集

原始數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)量最大，可能在14ms內(nèi)完成發(fā)波后產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)（峰值73MB/s，均值20MB/s），一般是通過高頻LVDS接口實現(xiàn)信號傳輸。Vector提供多種型號的POD適配不同的LVDS接口，POD將數(shù)據(jù)進(jìn)行串行化，再傳輸給VX1161.5x系列板卡，更多技術(shù)細(xì)節(jié)：

雷達(dá)基本工作原理見https://mp.weixin.qq.com/s/iY1mKkWFPrCl4IgZJyUcLQ其中VX1522.01 GMSL2 POD產(chǎn)品體積可類比硬幣大小，非常的小巧靈活，如圖3所示。另外在應(yīng)用時需要自行設(shè)計轉(zhuǎn)接板（Adapter Board）和密封外殼。

圖3：VX1522.01 GMSL2 POD產(chǎn)品圖紙

VX1522.01 GMSL2 POD產(chǎn)品專門應(yīng)用于此類工作場景，所以針對不同的雷達(dá)項目可以復(fù)用。已經(jīng)評估過TI AWR2944/2E44、Calterah S244/344等在此套設(shè)備平臺均可以復(fù)用，充分詮釋了此套設(shè)備方案的性價比。需要注意的是在接口定義端仍需完成少量適配工作。

3）單一記錄存儲方案滿足不斷擴(kuò)充的數(shù)據(jù)記錄需求

VX1161板卡的模塊化設(shè)計保證了用戶可以靈活組裝并不斷擴(kuò)展記錄系統(tǒng)，支持越來越多的毫米波雷達(dá)傳感器采集，以及整個ADAS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄。這個系統(tǒng)的可擴(kuò)展性除了接口的豐富性之外，還需要記錄存儲系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)帶寬和存儲容量的需求組合和擴(kuò)展。

軟件上：

CANape作為測量標(biāo)定的核心上位機(jī)軟件，一方面充當(dāng)數(shù)據(jù)“核心樞紐”，管理各種汽車協(xié)議通道接口、時間同步配置、數(shù)據(jù)解析監(jiān)控和數(shù)據(jù)融合顯示；另一方面每種毫米波數(shù)據(jù)都由“分布式高性能記錄儀”（Distributed High Performance Recorders，DHPR）收集。DHPR可以與CANape在同一臺計算機(jī)上運(yùn)行，也可以在另一臺計算機(jī)上運(yùn)行（通過以太網(wǎng)與CANape計算機(jī)相連）。這意味著幾乎任何體量的數(shù)據(jù)都可以通過可擴(kuò)展的計算機(jī)集群獲取，這些DHPR都由CANape管理和控制。

除此之外，基于用戶顯示個性化的需求，CANape可以實現(xiàn)離線分析、數(shù)據(jù)管理、車隊配置管理、標(biāo)定文件管理、團(tuán)隊云服務(wù)、Mobile UI等諸多應(yīng)用。CANape內(nèi)置的Smart Logger API可將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)透傳至第三方電腦上的自定義開發(fā)顯示界面。

圖4：CANape桌面和Mobile UI桌面

硬件上：

VP64xx/VP75xx能夠提供穩(wěn)定的運(yùn)行平臺，用于同步記錄、存儲、顯示、傳輸采集到的所有雷達(dá)和車身總線相關(guān)的原始數(shù)據(jù)和目標(biāo)數(shù)據(jù)；VX1161產(chǎn)品提供更多的板卡通道，可以對實車多雷達(dá)數(shù)據(jù)采集場景提供強(qiáng)有力的支撐，其中應(yīng)用最廣泛的VX1522.01 GMSL2 POD產(chǎn)品是專門針對雷達(dá)原始數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)LVDS通訊的接口，另外VN16xx/VN56xx/VN76xx等系列接口卡作為額外的擴(kuò)展補(bǔ)充設(shè)備。

圖5：VP系列產(chǎn)品和VX1161產(chǎn)品

04總結(jié)

Vector深耕單/多雷達(dá)的測量領(lǐng)域近20年，具有完整成熟的解決方案和產(chǎn)品體系。

CANape - 用于測量與標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)上位機(jī)軟件

VP64/75 – 最高帶寬可達(dá)2.5GB/s的數(shù)據(jù)記錄平臺

VX1161 – 匹配各種通信鏈路的硬件板卡，包括CAN、LVDS、Serial/HSSL、以太網(wǎng)等

VN硬件 – 總線/汽車以太網(wǎng)系列接口卡

MDF4 Lib - 用于讀寫MDF數(shù)據(jù)并操作數(shù)據(jù)流的商用庫接口，包括單機(jī)/服務(wù)器&Windows/Linux版本

圖6：多種毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)采集方式

該方案對整車L2/L3級別的自動駕駛輔助系統(tǒng)的功能測量驗證同樣適用，可以極大地提高研發(fā)數(shù)采和功能測量方案的復(fù)用性，解耦產(chǎn)品組合方案的重塑性，優(yōu)化系統(tǒng)成本。

圖7：典型車載ADAS測量系統(tǒng)