¿Cómo funciona el sensor de radar de 77 GHz y por qué es indispensable para los ADAS modernos?

Sensor de radar HELLA de 77 GHz en entorno de taller junto al dispositivo de diagnóstico: moderno sensor de radar automotriz para sistemas de asistencia al conductor y aplicaciones ADAS

La tecnología de radar de 77 GHz como clave del ADAS: Los modernos sensores de radar permiten una detección fiable del entorno para funciones como el ACC, el frenado automático de emergencia, el asistente de cambio de carril y de tráfico cruzado, incluso con lluvia, niebla y oscuridad.
Diseño compacto, tecnología robusta: El sensor de radar HELLA de 77 GHz combina la tecnología RF-CMOS, el procesamiento de señales integrado y el autodiagnóstico en una robusta carcasa para uso arduo en el vehículo.
Principio FMCW para mediciones precisas: Gracias al radar de onda continua con modulación de frecuencia, la distancia y la velocidad relativa de varios objetos se detectan simultáneamente con gran precisión.
Múltiples ámbitos de aplicación: Desde el radar frontal, pasando por el radar de esquina hasta las aplicaciones de estacionamiento, todoterreno y autónomas, los sensores de 77 GHz pueden utilizarse de forma flexible.
El diagnóstico y la calibración son cruciales: Después del desmontaje y montaje, de trabajos en la carrocería o en el chasis, la calibración específica del vehículo a través del dispositivo de diagnóstico es esencial para el funcionamiento seguro del sistema.

La siguiente información técnica y los consejos prácticos aquí descritos han sido elaborados por HELLA con el fin de ayudar de forma profesional a los talleres de vehículos en su trabajo diario. La información facilitada en esta página web está pensada solamente para personal debidamente cualificado y con formación específica.

Uso de sensores de radar de 77 GHz en los modernos sistemas de asistencia al conductor

En las arquitecturas de los vehículos modernos se utilizan sensores de radar con distintos alcances para realizar diversas funciones de asistencia al conductor. Los radares de corto alcance (normalmente 24 GHz o 77 GHz con baja apertura de antena) detectan objetos a corta distancia y sirven de apoyo a los sistemas de ayuda de estacionamiento. Los radares de medio alcance detectan los vehículos situados a los lados y se utilizan para la detección de cambio de carril y de tráfico cruzado. Los radares de largo alcance y estrecho ángulo de apertura permiten funciones como el control de crucero adaptativo (ACC) y el frenado automático de emergencia. Gracias a su sólido rendimiento en condiciones de lluvia, niebla y oscuridad, los sensores de radar proporcionan mediciones precisas de la distancia y la velocidad relativa. La integración con sistemas de cámara y LiDAR permite la percepción del entorno basada en la fusión de sensores para funciones de conducción altamente automatizadas.

Rangos de frecuencia de los sensores de radar de los vehículos de motor

En muchos vehículos de motor se utilizan sensores de radar en distintos rangos de frecuencia, en función de la aplicación y el alcance respectivos.

A continuación se ofrece una visión general de los rangos de frecuencias y sus ámbitos de aplicación típicos:

Rango de frecuencia	Alcance habitual	Ámbito de aplicación
24 GHz (24,05 - 24,25 GHz)	Hasta aprox. 30 m	Asistente de estacionamiento, asistente de ángulo muerto,
77 GHz (76,0 - 77,0 GHz)	Hasta aprox. 250 m	Control de crucero adaptativo (ACC), asistente de cambio de carril, advertencia de tráfico cruzado
77,0 - 81,0 GHz	Hasta aprox. 300 m	Aplicaciones de alta resolución, conducción automatizada, frenado de emergencia, ACC

Diseño y funcionamiento del sensor de radar HELLA 77 GHz

Despiece del sensor de radar HELLA de 77 GHz con carcasa, placa de circuitos impresos, blindaje y radomo - Diseño de un sensor de radar para automóviles — Diseño del sensor de radar HELLA de 77 GHz: 1. Carcasa del conector; 2. Disipador térmico de apantallamiento; 3. Placa de circuitos impresos PCB; 4. Tapa de la carcasa/radomo; 5. Tornillo de fijación; 6. Desacoplador térmico/pasta termoconductora; 7. Adhesivo

Diseño del sensor de radar HELLA de 77 GHz

El sensor de radar HELLA de 77 GHz es un sensor compacto de alta frecuencia especialmente desarrollado para entornos exigentes. La pieza central es un chip de sistema de radar basado en la tecnología RF-CMOS. Esta tecnología de circuitos combina radiofrecuencia (RF), electrónica analógica y digital en un único chip CMOS para permitir y mejorar la comunicación inalámbrica.

Esta arquitectura permite la integración de:

Componentes de emisión y recepción
Unidades de procesamiento digital
Sistemas de autodiagnóstico

Los sensores están alojados en una robusta carcasa y cumplen la clase de protección IP 6K7 e IP X9K, que los protegen contra el agua, el polvo y la limpieza a alta presión. Se fija mediante tres ojales para tornillos M6. Con un peso inferior a 100 g y una tensión de alimentación de 12 V / 24 V, son fáciles y flexibles de integrar.

Curva de señal de un radar FMCW: visualización de la modulación de frecuencia para medir la distancia y la velocidad con sensores de radar de 77 GHz — Ejemplo de curva de señal de un radar de onda continua con modulación de frecuencia

Funcionamiento

El sensor de radar funciona según el principio del radar de onda continua de frecuencia modulada (FMCW). Se emite una señal continua (frecuencia portadora) y se modula dentro de un ancho de banda.

En cuanto la señal es reflejada por un objeto, la distancia y la velocidad relativa del objeto pueden calcularse por comparación de frecuencias.

El cálculo tiene en cuenta el llamado tiempo de chirrido, el ancho de banda de la señal y la velocidad de la luz. Un chirrido es una señal cuya frecuencia cambia, aumenta o disminuye con el tiempo. Los sistemas FMCW modernos utilizan chirridos muy cortos (menos de 100 µs) para permitir altas frecuencias de medición y un seguimiento preciso de los objetos, incluso con varios objetivos al mismo tiempo.

Una gran ventaja de la tecnología FMCW es su insensibilidad a condiciones meteorológicas como la lluvia, la nieve, la niebla o la oscuridad. Como el radar se basa en ondas electromagnéticas, funciona independientemente de las condiciones de luz e incluso puede medir a través de ciertos materiales, como las cubiertas de plástico. El radar FMCW también permite detectar simultáneamente la distancia y la velocidad, algo esencial para los sistemas de asistencia al conductor, como el control de crucero adaptativo (ACC), el asistente de frenado de emergencia o el asistente de cambio de carril.

Ámbitos de aplicación y propiedades técnicas

Uso en aplicaciones ADAS y funciones de conducción autónoma

Los sensores de radar HELLA de 77 GHz están diseñados para su uso en entornos exigentes y ofrecen una capacidad de detección de alta resolución. Son aptos para su uso en vehículos de carretera y todoterreno y, en función del tipo de sensor, cumplen clases de protección como IP 6K7 e IP X9K.

Campos de aplicación habituales:

ADAS (Advanced Driver Assistance Systems): Radar delantero para frenado de emergencia automático, ACC (control de crucero adaptativo), prevención de colisiones
Radar de esquina: para el control de ángulo muerto, asistente de cambio de carril, detección de tráfico cruzado
Ayudas de estacionamiento y maniobra: detección precisa de obstáculos a baja velocidad
Sistemas autónomos: Entorno de sensores de navegación y clasificación de objetos
Vehículos especiales: Maquinaria agrícola y forestal, maquinaria de construcción, robots móviles

Conector y asignación de pines de un sensor de radar HELLA de 77 GHz - Conexiones de bus CAN, alimentación eléctrica y masa

Datos técnicos y características de rendimiento (*)

Frecuencia media: 76,5 GHz
Campo de visión horizontal: ±75° (con 10 dBsm a 20 m)
Campo de visión vertical: ±10° (con 10 dBsm a 20 m)
Interfaz de comunicación: CAN
Tensión de alimentación 12 V / 24 V
Corriente de reposo máxima 100 μA
Potencia: < 4 W
Temperatura de servicio: -40 °C a +85 °C

*Los datos técnicos son ejemplares y pueden variar.

Integración en el sistema y diagnóstico

Visión general del sistema asistente de cambio de carril: conexión en red de sensores de radar, unidades de control y bus CAN en el vehículo para sistemas de asistencia al conductor — Ilustración ejemplar de la comunicación e integración en el sistema del asistente de cambio de carril con dos sensores de radar.

Comunicación e integración en el sistema de sensores de radar en el vehículo

La comunicación interna entre los sensores de radar y los demás participantes del BUS se realiza a través de la conexión con la unidad de control central del sistema y con las unidades de control de los distintos sistemas de asistencia al conductor. Las unidades de control de radar intercambian de forma continua y fiable la información necesaria para la aplicación del sistema correspondiente a través del bus de datos. Estos datos constituyen la base de un funcionamiento preciso y adaptado a la situación de los sistemas de asistencia, como la medición de distancias, la advertencia de colisión o el control de crucero automático. Dependiendo del modelo de vehículo y de la arquitectura del sistema, la estructura de red mostrada puede diferir de otros modelos.

Vista de diagnóstico en el comprobador HELLA Gutmann - Lectura de un código de avería para los sensores de radar del asistente de cambio de carril — Lectura del código de avería. En esta función, se pueden leer los códigos de avería almacenados en la memoria de fallos y utilizarlos para un diagnóstico posterior. Como se muestra aquí a modo de ejemplo, el código de avería 729605 "Calibración incorrecta o ausente" se ha almacenado en la unidad de control.

Visualización en directo de los parámetros de un sensor de radar de 77 GHz en el dispositivo de diagnóstico - Valores de tensión y estado de los sistemas ADAS — Lectura de parámetros. A través de esta función se muestran y se evalúan en la unidad de control los valores medidos actuales del sensor.

Ajustes básico y calibración de los sensores de radar a través del dispositivo de diagnóstico - Configuración del asistente de cambio de carril en el vehículo — Ajustes básicos. Con esta función se puede realizar un ajuste básico o la calibración de los sensores de radar. El dispositivo de diagnóstico le guía paso a paso por la calibración y le muestra las herramientas especiales y los pasos de trabajo necesarios.

Comprobación y diagnóstico de las unidades de control

El funcionamiento del sensor de radar es supervisado por la unidad de control del sistema superior correspondiente y, por lo tanto, a través del diagnóstico a bordo (OBD). Los defectos relacionados con los componentes, como una disponibilidad operativa defectuosa, cortocircuitos eléctricos o interrupciones de cables, se reconocen directamente y se registran en la memoria de averías. Por lo tanto, primero se debe leer la memoria de errores del sistema de asistencia con un dispositivo de diagnóstico adecuado. Dependiendo del fabricante del vehículo, tanto el alcance de las pruebas como la diversidad de funciones pueden variar, y dependen de la configuración del sistema de la unidad de control. Los datos de la comunicación de la unidad de control son la base para la búsqueda de fallos propiamente dicha y una reparación satisfactoria. Dependiendo del sistema también se pueden mostrar otros parámetros y se puede iniciar la búsqueda de fallos.

En algunos modelos de vehículo, el montaje del sensor de radar es fijo y no permite el ajuste mecánico. En su lugar, el ajuste fino se realiza electrónicamente a través del sistema de diagnóstico. Se determina un ángulo de corrección y se almacena en la unidad de control para garantizar un funcionamiento correcto.

La calibración del sensor de radar es necesaria si:

La posición de instalación del sensor se ha modificado debido a trabajos de carrocería
El sensor de radar ha sido retirado, instalado o sustituido
El nivel del vehículo ha cambiado por una modificación o reparación del chasis
Se ha almacenado un error de ajuste en la memoria de errores

Indicaciones de mantenimiento y reparación

Para garantizar el correcto funcionamiento de los sistemas de asistencia al conductor con sensores de radar, durante las operaciones de mantenimiento y reparación deben observarse las siguientes instrucciones:

Los trabajos de reparación y mantenimiento solo pueden ser efectuados por personal cualificado e instruido.
Después del montaje del sensor de radar, puede ser necesario realizar una adaptación al vehículo mediante un dispositivo de diagnóstico adecuado, así como una calibración.
El revestimiento del parachoques solo podrá repintarse siguiendo las instrucciones de pintura especificadas por el fabricante del vehículo.
No está permitido pegar adhesivos en el revestimiento del parachoques en la zona de transmisión del sensor de radar.
Los trabajos en vehículos híbridos o eléctricos solo pueden ser realizados por personas instruidas en electrotecnia y debidamente cualificadas.
Una manipulación incorrecta puede dar lugar a peligros mortales.

En este contexto, deben observarse las instrucciones de desmontaje, montaje y seguridad del fabricante del vehículo correspondiente, así como las leyes y normativas específicas de cada país relativas a los trabajos en sistemas de alta tensión.

Encontrará más información sobre el tema de mantenimiento y reparación de los sistemas de asistencia al conductor en las siguientes páginas temáticas:
Asistente de cambio de carril | HELLA
Control de crucero adaptativo - Sensor de ajuste | HELLA

Las representaciones esquemáticas, las imágenes y las descripciones sirven para aclarar e ilustrar los textos del documento y no pueden considerarse la base de ningún tipo de montaje o de reconstrucción específico de un vehículo.

Nada útil

Muy útil

Buscador de repuestos

N.º OE. Identificación manual del vehículo Piezas universales

Buscador de repuestos

Identificación sencilla del vehículo con el matriculación Determina también las piezas de repuesto con los números OE Información detallada del producto Encuentra mayoristas cerca de tu ubicación