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

Los datos más importantes de un vistazo

  • 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.

Indicación de seguridad importante

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.

1. Conceptos básicos

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

2. Diseño y funcionamiento

Diseño y funcionamiento del sensor de radar HELLA 77 GHz

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.

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.

3. Ámbito de aplicación

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

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.

4. Diagnóstico

Integración en el sistema y diagnóstico

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.

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.

¡Nota sobre la calibración de los sensores de radar!

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
5. Notas para la reparación

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

¡Nota!

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.

6. Preguntas frecuentes

Preguntas frecuentes

¿Por qué los sistemas modernos de asistencia al conductor utilizan principalmente sensores de radar de 77 GHz y ya no los de 24 GHz?

Los sensores de radar de 77 GHz ofrecen una resolución angular y de distancia considerablemente mayor, además de un mayor alcance. Gracias al mayor ancho de banda disponible, es posible separar con mayor precisión los objetos más pequeños y representar con mayor estabilidad el seguimiento de múltiples objetivos. Además, el ángulo de visión más estrecho permite una mejor clasificación de los objetos, lo cual resulta fundamental, sobre todo, para los sistemas de control de crucero adaptativo (ACC), de frenado de emergencia y de asistencia de cambio de carril.

¿Qué papel desempeña la tecnología RF-CMOS en el diseño del sensor de radar de 77 GHz?

La tecnología RF-CMOS permite integrar circuitos de alta frecuencia, analógicos y digitales en un solo chip. De este modo, se acortan las rutas de señal, se reducen las interferencias y se mejora el autocontrol. En la práctica del taller, esto se traduce en una mayor estabilidad del sistema, una menor deriva térmica y un autodiagnóstico más fiable a través de la unidad de control, especialmente en condiciones ambientales cambiantes.

¿Cómo se puede detectar, en el día a día del taller, una posición de montaje o una orientación incorrectas del sensor de radar?

Algunos indicios típicos son los registros de errores relacionados con la calibración o las anomalías en los bloques de valores medidos, como distancias a los objetos poco realistas o velocidades relativas erróneas. Las desactivaciones esporádicas de las funciones de asistencia tras trabajos en la carrocería o el chasis también indican un cambio en la posición de los sensores, aunque no se aprecien daños externos.

¿Por qué suele ser necesario calibrar el radar después de realizar trabajos en el chasis?

Los cambios en el chasis, la amortiguación o la altura del vehículo influyen en el ángulo de inclinación y el ángulo de ataque del sensor. Dado que el sensor de radar basa el cálculo de los objetos en referencias geométricas fijas, incluso las desviaciones angulares más pequeñas provocan errores de medición. La calibración electrónica compensa estas desviaciones mediante valores de corrección almacenados en la unidad de control.

¿Qué ventajas ofrece el principio de medición FMCW frente a otras tecnologías de radar?

El radar FMCW permite determinar simultáneamente la distancia y la velocidad relativa a partir de una señal continua. Los tiempos Chirp cortos permiten altas frecuencias de actualización y un seguimiento estable de múltiples objetivos. En el caso de los sistemas de asistencia, esto se traduce en una reacción rápida incluso en situaciones de tráfico dinámicas, independientemente de las condiciones de luz o de las condiciones meteorológicas.

¿Por qué los trabajos de pintura o las pegatinas pueden afectar al funcionamiento del radar?

El espesor de la capa de pintura, la pigmentación y los componentes metálicos influyen en la permeabilidad a las ondas electromagnéticas. Las desviaciones respecto a las especificaciones del fabricante pueden provocar amortiguación o dispersión. Las pegatinas situadas en la zona de paso de la señal actúan además como reflectores o absorbedores y distorsionan la señal recibida, lo que puede provocar una pérdida de alcance o interpretaciones erróneas.

¿Qué información de diagnóstico es especialmente relevante a la hora de localizar averías en sensores de radar de 77 GHz?

Además de los códigos de error clásicos, los sistemas actuales proporcionan una amplia gama de parámetros en tiempo real. Entre ellos se incluyen la carga de los sensores, el número de objetos, los parámetros de plausibilidad y los mensajes de estado internos relativos a la calibración. Estos datos son fundamentales para distinguir entre fallas eléctricas, problemas de comunicación y desviaciones geométricas, y para evitar la sustitución innecesaria de piezas.

¿Por qué en muchos vehículos el ajuste de los sensores se realiza exclusivamente de forma electrónica y no mecánica?

Los soportes fijos para sensores aumentan la reproducibilidad en la fabricación de vehículos y reducen los errores de montaje. El ajuste fino se realiza mediante software, utilizando superficies de referencia y placas de objetivo definidas. El ángulo de corrección calculado se almacena en la unidad de control y tiene en cuenta en todo momento la posición real de montaje, sin necesidad de intervenir mecánicamente en el propio sensor.

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