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

L'essentiel en un coup d'œil

  • 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.

Consigne de sécurité importante

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.

1. Principes de base

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

2. Structure et fonctionnement

Structure et fonctionnement du capteur radar HELLA de 77 GHz

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.

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.

3. Domaines d'utilisation

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

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.

4. Diagnostic

Intégration du système et diagnostic

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.

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.

Remarque concernant le calibrage des capteurs radar !

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
5. Instructions de réparation

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

Remarque !

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.

6. FAQ – Foire aux questions

FAQ – Foire aux questions

Pourquoi les systèmes avancés d'aide à la conduite utilisent-ils principalement des capteurs radar 77 GHz et non plus des systèmes 24 GHz ?

Les capteurs radar 77 GHz offrent une résolution angulaire et une résolution de distance nettement supérieures, tout en offrant une plus grande portée. Grâce à une bande passante plus élevée, les petits objets peuvent être détectés plus précisément et le suivi multi-boucle est plus stable. De plus, l'angle d'ouverture plus étroit permet une meilleure classification des objets, cela étant notamment décisif pour les systèmes de régulation adaptative de la vitesse (ACC), d'assistance au freinage d'urgence et au changement de voie.

Quel rôle joue la technologie RF-CMOS dans la conception du capteur radar 77 GHz ?

La technologie RF-CMOS permet d'intégrer des circuits haute fréquence, analogiques et numériques sur une seule puce. Cela permet de raccourcir les trajets des signaux, de réduire les interférences et d'améliorer l'autosurveillance. Dans la pratique en atelier, cela se traduit par une meilleure stabilité du système, une dérive thermique plus réduite et un autodiagnostic plus fiable via le calculateur, en particulier lorsque les conditions environnementales varient.

Dans le quotidien d'un garage, comment détecter un mauvais positionnement ou un mauvais alignement du capteur radar ?

Les indices typiques sont les enregistrements dans la mémoire des défauts concernant le calibrage ou les anomalies dans les blocs de valeurs mesurées telles que des distances irréalistes par rapport à des objets ou des vitesses relatives erronées. Même des désactivations sporadiques des fonctions d'assistance après des interventions sur la carrosserie ou le train de roulement indiquent un déplacement des capteurs, même si aucun dommage n'est visible de l'extérieur.

Pourquoi un calibrage du radar est-il souvent nécessaire après réalisation de travaux sur le train de roulement ?

Les modifications apportées à la suspension, à l'amortissement ou à l'assiette du véhicule ont une incidence sur l'angle d'inclinaison et l'angle d'application du capteur. Étant donné que le capteur radar base son calcul de la position des objets sur des repères géométriques fixes, même de légers écarts angulaires entraînent des erreurs de mesure. Le calibrage électronique compense ces écarts grâce à des valeurs de correction enregistrées dans le calculateur.

Quels sont les avantages du principe de mesure FMCW par rapport aux autres technologies radar ?

Le radar FMCW permet de déterminer simultanément la distance et la vitesse relative à partir d'un signal continu. Des temps de chirp courts permettent d'obtenir des fréquences de mise à jour élevées et un suivi multi-boucle stable. Pour les systèmes d'assistance, cela signifie une réaction rapide, même dans des situations de circulation dynamiques, quelles que soient les conditions d'éclairage ou les conditions météorologiques.

Pourquoi les travaux de peinture ou les autocollants peuvent-ils nuire au bon fonctionnement du radar ?

L'épaisseur de la couche de peinture, la pigmentation et les composants métalliques impactent la perméabilité aux ondes électromagnétiques. Tout écart par rapport aux spécifications du fabricant peut entraîner une atténuation ou une diffusion. Les autocollants situés en zone de rayonnement agissent également comme des réflecteurs ou des absorbeurs et faussent le signal reçu, ce qui peut entraîner une perte de portée ou des erreurs d'interprétation.

Quelles informations de diagnostic sont particulièrement pertinentes lors du dépannage des capteurs radar 77 GHz ?

Mis à part les codes défaut classiques, les systèmes actuels fournissent de nombreux paramètres en temps réel. Il s'agit notamment de la charge des capteurs, du nombre d'objets détectés, des indicateurs de plausibilité ainsi que des messages d'état internes liés au calibrage. Ces données sont essentielles pour faire la distinction entre les défauts électriques, les problèmes de communication et les écarts géométriques et aussi pour éviter tout remplacement inutile de pièces.

Pourquoi sur de nombreux véhicules le réglage des capteurs s'effectue-t-il exclusivement par voie électronique et non mécaniquement ?

Les supports de capteurs fixes améliorent la reproductibilité en construction automobile et réduisent les défauts de montage. L'alignement de précision s'effectue à l'aide d'un logiciel, à partir de surfaces de référence et de cibles prédéfinies. L'angle de correction calculé est enregistré dans le calculateur et tient compte en permanence de la position réelle de montage, sans intervention mécanique sur le capteur lui-même.

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