Comment le capteur radar de 77 GHz fonctionne et pourquoi il est indispensable aux ADAS modernes

Capteur radar HELLA de 77 GHz dans l'environnement d'atelier à côté d'un appareil de diagnostic – capteur radar automobile moderne pour les systèmes d'assistance à la conduite et les applications ADAS

La technologie radar de 77 GHz, clé de voûte pour ADAS : Des capteurs radar modernes permettent une détection fiable de l'environnement pour des fonctions telles que l'ACC, le freinage d'urgence automatique, les assistants de changement de voie et de trafic transversal – même en cas de pluie et de brouillard ou dans l'obscurité.
Structure compacte, technique robuste : Le capteur radar HELLA de 77 GHz combine la technologie RF-CMOS, le traitement de signal intégré et l'autodiagnostic dans un boîtier résistant pour une utilisation dans des conditions difficiles dans les véhicules.
Principe FMCW pour des mesures précises : Grâce au radar à onde continue modulée en fréquence, la distance et la vitesse relative de plusieurs objets sont détectées simultanément avec une grande précision.
Domaines d'application variés : Des radars avant aux radars d'angle, en passant par les applications de parking, hors route et autonomes, les capteurs de 77 GHz offrent une grande flexibilité d'utilisation.
Diagnostic et calibrage décisifs : Après des travaux de démontage et de montage, sur la carrosserie ou sur le châssis, un calibrage spécifique au véhicule via l'appareil de diagnostic est indispensable pour garantir le bon fonctionnement du système.

Les informations techniques, les conseils et astuces pratiques compilés ci-après ont été rédigés par HELLA afin de fournir une aide professionnelle aux ateliers de réparation automobile dans le cadre de leurs activités. Toutes les informations mises à disposition sur ce site web sont destinées à être exploitées uniquement par des professionnels dûment qualifiés.

Utilisation de capteurs radar de 77 GHz dans les systèmes modernes d'assistance à la conduite

Dans les architectures automobiles modernes, des capteurs radar de différentes portées sont utilisés pour réaliser différentes fonctions d'assistance au conducteur. Les radars courte portée (typiquement de 24 GHz ou 77 GHz avec une faible ouverture d'antenne) détectent les objets à proximité et prennent en charge les systèmes d'assistance au stationnement. Les radars moyenne portée prennent en charge la détection de véhicules dans l'environnement latéral et servent à la détection des changements de voie ainsi que du trafic transversal. Les radars grande portée et à angle d'ouverture étroit permettent des fonctions telles que la régulation adaptative de la vitesse (ACC) et le freinage automatique d'urgence. Grâce à leurs performances robustes sous la pluie, dans le brouillard et dans l'obscurité, les capteurs radar fournissent des mesures précises de la distance et de la vitesse relative. L'intégration avec des systèmes de caméras et de lidars permet une perception de l'environnement basée sur la fusion des capteurs pour des fonctions de conduite hautement automatisées.

Gammes de fréquences des capteurs radar dans les véhicules automobiles

Dans de nombreux véhicules à moteur, des capteurs radar de différentes plages de fréquences sont utilisés selon l'application et la portée requise.

Vous trouverez ci-après un aperçu des plages de fréquences et de leurs domaines d'application typiques :

Plage de fréquence	Portée typique	Domaine d'utilisation
24 GHz (24,05 - 24,25 GHz)	jusqu'à env. 30 m	Aide au stationnement, assistant d'angle mort,
77 GHz (76,0 - 77,0 GHz)	jusqu'à env. 250 m	Régulation adaptative de la vitesse (ACC), assistant de changement de voie, avertisseur de trafic transversal
77,0 - 81,0 GHz	jusqu'à env. 300 m	Applications haute résolution, conduite automatisée, freinage d'urgence, ACC

Structure et fonctionnement du capteur radar HELLA de 77 GHz

Vue éclatée du capteur radar HELLA de 77 GHz avec boîtier, circuit imprimé, blindage et radôme – Structure d'un capteur radar automobile — Structure du capteur radar Hella de 77 Ghz : 1. Boîtier de connecteur ; 2. Dissipateur thermique de blindage ; 3. Circuit imprimé PCB ; 4. Couvercle du boîtier / radôme ; 5. Vis de fixation ; 6. Découpleur thermique / pâte thermoconductrice; 7. Colle

Structure du capteur radar HELLA de 77 GHz

Le capteur radar HELLA de 77 GHz est un capteur haute fréquence compact spécialement conçu pour les environnements exigeants. Le cœur de ce système est une puce de système radar basée sur la technologie RF-CMOS. Cette technologie de circuit combine l'électronique haute fréquence (RF), analogique et numérique sur une seule puce CMOS afin de permettre et d'améliorer la communication sans fil.

Cette architecture permet l'intégration de :

Composants d'émission et de réception
Unités de traitement numériques
Systèmes d'autodiagnostic

Les capteurs sont logés dans un boîtier robuste et satisfont aux indices de protection IP 6K7 et IP X9K, ce qui les protège contre l'eau, la poussière et le nettoyage à haute pression. La fixation se fait par trois œillets pour vis M6. Avec un poids inférieur à 100 g et une tension d'alimentation de 12 V / 24 V, ils s'intègrent facilement et de manière flexible.

Courbe du signal d'un radar FMCW – Représentation de la modulation de fréquence pour la mesure de la distance et de la vitesse avec des capteurs radar de 77 GHz — Exemple de courbe du signal d'un radar à onde continue modulée en fréquence

Mode de fonctionnement

Le capteur radar fonctionne selon le principe du radar à onde continue modulée en fréquence FMCW (Frequency-Modulated-Continuous-Wave). Un signal continu (fréquence porteuse) est émis et modulé dans une bande passante.

Dès que le signal est réfléchi par un objet, la comparaison des fréquences permet de calculer la distance et la vitesse relative de l'objet.

Le calcul tient compte de ce que l'on appelle le temps chirp, de la largeur de bande du signal et de la vitesse de la lumière. Un chirp est un signal dont la fréquence varie, augmente ou diminue au fil du temps. Les systèmes FMCW modernes utilisent à cet effet des chirps très courts (moins de 100 µs) pour permettre des fréquences de mesure élevées et un suivi précis de l'objet – même pour plusieurs cibles à la fois.

L'un des grands avantages de la technologie FMCW est son insensibilité aux conditions météorologiques telles que la pluie, la neige, le brouillard ou l'obscurité. Comme le radar est basé sur des ondes électromagnétiques, il fonctionne indépendamment des conditions de luminosité et peut même mesurer à travers certains matériaux comme les couvertures en plastique. De plus, le radar FMCW permet de détecter simultanément la distance et la vitesse, ce qui est essentiel pour les systèmes d'assistance à la conduite tels que la régulation adaptative de la vitesse (ACC), l'assistance au freinage d'urgence ou l'aide au changement de voie.

Domaines d'utilisation et caractéristiques techniques

Utilisation dans des ADAS et fonctions de conduite autonome

Les capteurs radar HELLA de 77 GHz sont conçus pour être utilisés dans des environnements exigeants et offrent une capacité de détection haute résolution. Ils sont adaptés à une utilisation dans des véhicules sur et hors autoroute et répondent, selon le type de capteur, à des classes de protection telles que IP 6K7 et IP X9K.

Domaines d'utilisation typiques :

ADAS (systèmes d'assistance à la conduite) : Radar avant pour freinage d'urgence automatique, ACC (Adaptive Cruise Control), prévention des collisions
Radar d'angle : pour la surveillance des angles morts, l'assistance au changement de voie, la détection du trafic transversal
Aide au stationnement et aux manœuvres : détection précise des obstacles à basse vitesse
Systèmes autonomes : capteurs de luminosité ambiante pour la navigation et la classification des objets
Véhicules spéciaux : machines agricoles et d'exploitation forestière, engins de chantier, robots mobiles

Affectation des connecteurs et des broches d'un capteur radar HELLA de 77 GHz – bus CAN, alimentation en tension et raccords de masse

Caractéristiques techniques et caractéristiques de performance (*)

Fréquence centrale : 76,5 GHz
Azimut FOV : ± 75° (pour 10 dBsm à 20 m)
Élévation FOV : ± 10° (pour 10 dBsm à 20 m)
Interface de communication : CAN
Tension d'alimentation 12 V / 24 V
Courant de repos maximal 100 μA
Puissance : < 4 W
Température de service : -de 40 °C à +85 °C

*Les données techniques sont données à titre d'exemple et peuvent varier.

Intégration du système et diagnostic

Aperçu du système de l'assistant de changement de voie - Mise en réseau des capteurs radar, des calculateurs et du bus CAN dans le véhicule pour les systèmes d'assistance à la conduite — Exemple d'illustration de la communication et de l'intégration au système de l'assistant de changement de voie avec deux capteurs radar.

Communication et intégration au système des capteurs radars dans le véhicule

La communication interne entre les capteurs radar et les autres participants au BUS est assurée par la connexion au calculateur central du système ainsi qu'aux calculateurs des différents systèmes d'assistance à la conduite. Le bus de données permet aux calculateurs radar d'échanger en continu et de manière fiable les informations nécessaires à chaque application du système. Ces données constituent la base d'un fonctionnement précis et adapté à la situation des systèmes d'assistance – par exemple pour la mesure de la distance, l'alerte anticollision ou la régulation automatique de la vitesse. Selon le modèle de véhicule et l'architecture du système, la structure de mise en réseau représentée peut différer des autres modèles.

Vue de diagnostic dans le testeur HELLA Gutmann – Lecture d'un code d'erreur pour les capteurs radar de l'assistant de changement de voie — Lire les codes d'erreur. Cette fonction permet de lire les codes défaut enregistrés dans la mémoire des défauts et de les utiliser pour la suite du diagnostic. Comme illustré dans l'exemple, le code d'erreur 729605 "Calibrage erroné ou manquant" a été enregistré dans le calculateur.

Affichage en direct des paramètres d'un capteur radar de 77 GHz dans l'appareil de diagnostic – Valeurs de tension et d'état pour les systèmes ADAS — Lire les paramètres. Cette fonction permet d'afficher et d'analyser les valeurs de mesure actuelles du capteur dans le calculateur.

Réglage de base et calibrage des capteurs radar via l'appareil de diagnostic – configuration de l'assistant de changement de voie dans le véhicule — Réglages de base – cette fonction permet d'effectuer un réglage de base ou un calibrage des capteurs radar. L'appareil de diagnostic guide pas à pas à travers le calibrage et indique les outils spéciaux nécessaires, ainsi que les étapes de travail.

Contrôle et diagnostic des calculateurs

Le fonctionnement du capteur radar est surveillé par le calculateur système supérieur et donc par le diagnostic embarqué (OBD). Les défauts liés aux composants, tels qu’un état de fonctionnement défectueux, des courts-circuits électriques ou des ruptures de câbles, sont directement détectés et consignés dans la mémoire des défauts. C’est pourquoi il convient de commencer par lire la mémoire des défauts du système d'assistance avec un appareil de diagnostic approprié. L’étendue des contrôles et la diversité des fonctions peuvent différer selon le constructeur automobile et dépendent de la configuration système du calculateur. Les données de la communication du calculateur sont la base pour le dépannage en situation réelle et pour la réussite d’une réparation. En fonction du système, il est possible d'afficher des paramètres supplémentaires ainsi que de les utiliser pour le dépannage.

Sur certains modèles de véhicules, le support du capteur radar est fixe et ne permet pas de réglage mécanique. Au lieu de cela, le réglage affiné est réalisé électroniquement via le système de diagnostic. Un angle de correction est alors déterminé et enregistré dans le calculateur afin de garantir un fonctionnement correct.

Un calibrage du capteur radar est nécessaire dans les cas suivants :

La position de montage du capteur a été modifiée par des travaux de carrosserie
Le capteur radar a été démonté, monté ou remplacé
Le niveau du véhicule a été modifié par une modification du châssis ou une réparation
Un défaut de réglage a été enregistré dans la mémoire des défauts

Instructions de maintenance et de réparation

Afin de garantir le bon fonctionnement des systèmes d'assistance à la conduite avec capteurs radar, il convient de respecter les consignes suivantes dans le cadre de la maintenance et réparation :

Seul un personnel spécialisé et dûment formé est autorisé à réaliser des travaux de réparation et de maintenance.
Après montage du capteur radar, une adaptation spécifique au véhicule avec un appareil de diagnostic approprié et un calibrage peuvent s'avérer nécessaires.
Les parements de pare-chocs ne peuvent être repeints que dans le respect des prescriptions de peinture fournies par le constructeur automobile.
Aucun autocollant ne doit être apposé sur les parements de pare-chocs dans la zone de rayonnement des capteurs radar.
Les interventions sur un véhicule hybride ou électrique ne doivent être effectuées que par des personnes instruites et qualifiées en électrotechnique.
Toute intervention inappropriée peut entraîner des situations mettant la vie en danger.

Dans ce contexte, il est impératif de respecter les instructions de démontage, montage et sécurité du constructeur automobile concerné, ainsi que les lois et ordonnances spécifiques à chaque pays concernant les travaux sur les systèmes haute tension !

Découvrez de plus amples informations sur la maintenance et réparation des systèmes d'assistance à la conduite sur les pages thématiques suivantes :
Assistant de changement de voie | HELLA
Adaptive Cruise Control - Régler le capteur | HELLA

Les schémas, photos et descriptions ne sont donnés qu’à titre d’explication et d’illustration et ne peuvent en aucun cas servir de référence pour les réparations effectuées sur le véhicule.

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