Hoe de 77 GHz-radarsensor werkt en waarom deze onmisbaar is voor moderne ADAS-toepassingen

HELLA 77 GHz-radarsensor in een werkplaatsomgeving naast een diagnoseapparaat – moderne voertuigradarsensor voor bestuurdersassistentiesystemen en ADAS-toepassingen

HELLA TECH WORLD – vriend van de onafhankelijke garage

77 GHz-radartechnologie als sleutel voor ADAS: met moderne radarsensoren is betrouwbare omgevingsdetectie mogelijk voor functies zoals ACC, automatische noodremming en rijstrookwissel- en dwarsverkeerassistenten – zelfs bij regen, mist en duisternis.
Compact ontwerp, robuuste technologie: de 77 GHz-radarsensor van HELLA combineert RF-CMOS-technologie, geïntegreerde signaalverwerking en zelfdiagnose in een robuuste behuizing voor intensief gebruik in voertuigen.
FMCW-principe voor nauwkeurige metingen: met behulp van de frequentiegemoduleerde continugolfradar (FMCW) worden de afstand en relatieve snelheid van meerdere objecten tegelijkertijd zeer nauwkeurig gemeten.
Veelzijdige toepassingsgebieden: van frontradar tot hoekradar en van parkeer-, off-highway- tot autonome toepassingen – 77 GHz-sensoren zijn flexibel inzetbaar.
Diagnose en kalibratie zijn cruciaal: na het uit- en inbouwen of na werkzaamheden aan de carrosserie of het chassis is een voertuigspecifieke kalibratie via het diagnoseapparaat absoluut noodzakelijk voor een veilige werking van het systeem.

De onderstaande technische informatie en praktische tips zijn door HELLA ontwikkeld om werkplaatsen professioneel te ondersteunen bij hun werkzaamheden. De op deze website beschikbare informatie mag alleen worden gebruikt door vakmensen die in de desbetreffende materie zijn opgeleid.

Gebruik van 77 GHz-radarsensoren in moderne bestuurdersassistentiesystemen

In moderne voertuigarchitecturen worden radarsensoren met uiteenlopend bereik gebruikt om verschillende bestuurdersassistentiesystemen te realiseren. Korteafstandsradars (meestal 24 GHz of 77 GHz met een kleine antenneopening) detecteren objecten in de directe omgeving en ondersteunen parkeerhulpsystemen. Middenafstandsradars registreren voertuigen aan de zijkant van het voertuig en dienen voor het herkennen van rijstrookwisselingen en dwarsverkeer. Langeafstandsradars met een groot bereik en een smalle openingshoek maken functies zoals adaptieve cruisecontrol (ACC) en automatische noodremming mogelijk. Dankzij hun robuuste prestaties bij regen, mist en duisternis leveren radarsensoren nauwkeurige meetwaarden voor afstand en relatieve snelheid. De integratie met camera- en lidarsystemen maakt omgevingswaarneming op basis van sensorfusie mogelijk voor sterk geautomatiseerde rijfuncties.

Frequentiebereiken van radarsensoren in motorvoertuigen

In veel motorvoertuigen worden radarsensoren met verschillende frequentiebereiken gebruikt, afhankelijk van de betreffende toepassing en het bereik.

Hieronder volgt een overzicht van de frequentiebereiken en hun meest gebruikelijke toepassingsgebieden:

Frequentiebereik	Typisch bereik	Toepassingsgebied
24 GHz (24,05 - 24,25 GHz)	tot ca. 30 m	Parkeerhulp, dodehoekassistent,
77 GHz (76,0 - 77,0 GHz)	tot ca. 250 m	Adaptieve cruisecontrol (ACC), rijstrookwisselassistent, waarschuwing voor dwarsverkeer
77,0 - 81,0 GHz	tot ca. 300 m	Toepassingen met hoge resolutie, geautomatiseerd rijden, noodremmen, ACC

Ontwerp en werking van de HELLA 77 GHz-radarsensor

Opengewerkte tekening van de HELLA 77 GHz-radarsensor met behuizing, printplaat, afscherming en radome – ontwerp van een voertuigradarsensor — Ontwerp Hella 77 GHz-radarsensor: 1.Stekkerbehuizing; 2. Afschermend koellichaam; 3. Printplaat; 4. Behuizingsdeksel / radome; 5. Bevestigingsschroef; 6. Thermische ontkoppeling / warmtegeleidende pasta; 7. Lijm

Ontwerp HELLA 77 GHz-radarsensor

De 77 GHz-radarsensor van HELLA is een compacte hoogfrequente sensor die speciaal is ontwikkeld voor veeleisende omgevingen. Het hart van het systeem wordt gevormd door een radarsysteemchip die is gebaseerd op RF-CMOS-technologie. Deze circuittechnologie combineert hoogfrequente (RF), analoge en digitale elektronica op één CMOS-chip om draadloze communicatie mogelijk te maken en te verbeteren.

Deze architectuur maakt de integratie mogelijk van:

Zend- en ontvangstcomponenten
Digitale verwerkingseenheden
Zelfdiagnosesystemen

De sensoren zijn ondergebracht in een robuuste behuizing en voldoen aan de beschermingsklassen IP 6K7 en IP X9K, waardoor ze beschermd zijn tegen water, stof en hogedrukreiniging. De bevestiging gebeurt via drie bevestigingsogen voor M6-schroeven. Met een gewicht van nog geen 100 gram en een voedingsspanning van 12 V / 24 V kunnen ze eenvoudig en flexibel worden geïntegreerd.

Signaalverloop van een FMCW-radar – weergave van de frequentiemodulatie voor afstands- en snelheidsmeting bij 77 GHz-radarsensoren — Voorbeeld van het signaalverloop van een frequentiegemoduleerde continugolfradar

Werking

De radarsensor werkt volgens het principe van de frequentiegemoduleerde continugolfradar (FMCW - Frequency Modulated Continuous Wave). Hierbij wordt een continu signaal (draaggolffrequentie) uitgezonden en binnen een bandbreedte gemoduleerd.

Zodra het signaal door een object wordt gereflecteerd, kunnen de afstand en de relatieve snelheid van het object worden berekend door de frequenties te vergelijken.

De berekening houdt rekening met de zogenaamde chirp-tijd, de bandbreedte van het signaal en de lichtsnelheid. Een chirp is een signaal waarvan de frequentie in de loop van de tijd verandert, toeneemt of afneemt. Moderne FMCW-systemen maken daarbij gebruik van zeer korte chirps (minder dan 100 µs) om hoge meetfrequenties en het nauwkeurig volgen van objecten mogelijk te maken – ook bij meerdere doelen tegelijk.

Een groot voordeel van de FMCW-technologie is dat deze ongevoelig is voor weersinvloeden zoals regen, sneeuw, mist of duisternis. Omdat radar op elektromagnetische golven is gebaseerd, werkt het onafhankelijk van de lichtomstandigheden en kan het zelfs door bepaalde materialen, zoals kunststofafdekkingen, heen meten. Bovendien maakt een FMCW-radar het mogelijk om tegelijkertijd afstand en snelheid te meten, wat essentieel is voor bestuurdersassistentiesystemen zoals adaptieve cruisecontrol (ACC), noodrem- of rijstrookwisselassistent.

Toepassingsgebieden en technische eigenschappen

Gebruik in ADAS en autonome rijfuncties

De 77 GHz-radarsensoren van HELLA zijn ontworpen voor gebruik in veeleisende omgevingen en bieden een hoge detectieresolutie. Ze zijn geschikt voor gebruik in on-highway- en off-highway-voertuigen en voldoen, afhankelijk van het sensortype, aan beschermingsklassen zoals IP 6K7 en IP X9K.

Veelgebruikte toepassingen:

ADAS (Advanced Driver Assistance Systems): frontradar voor automatische noodremming, ACC (Adaptive Cruise Control), vermijden van botsingen
Hoekradar: voor dodehoekbewaking, rijstrookwisselassistent, dwarsverkeersdetectie
Parkeer- en manoeuvreerhulp: nauwkeurige obstakelherkenning bij lage snelheden
Autonome systemen: omgevingssensoren voor navigatie en objectclassificatie
Speciale voertuigen: land- en bosbouwmachines, bouwmachines, mobiele robots

stekker- en pinindeling van een HELLA 77 GHz-radarsensor - CAN-bus, spanningsvoorziening en massa-aansluitingen

Technische gegevens en eigenschappen (*)

Middenfrequentie: 76,5 GHz
Azimut-FOV: ±75° (bij 10 dBsm @ 20 m)
Elevation-FOV: ±10° (bij 10 dBsm @ 20 m)
Communicatie-interface: CAN
Voedingsspanning 12 V/24 V
Maximale ruststroom 100 μA
Vermogen: < 4 W
Bedrijfstemperatuur: -40 °C tot +85 °C

*Technische gegevens zijn slechts een indicatie en kunnen variëren.

Systeemintegratie en diagnose

Systeemoverzicht rijstrookwisselassistent – netwerkintegratie van radarsensoren, regeleenheden en CAN-bus in het voertuig voor bestuurdersassistentiesystemen — Voorbeeldweergave van de communicatie en systeemintegratie van de rijstrookwisselassistent met twee radarsensoren.

Communicatie en systeemintegratie van radarsensoren in het voertuig

De interne communicatie tussen de radarsensoren en andere BUS-deelnemers verloopt via de aansluiting op de centrale systeemregeleenheid en op de regeleenheden van afzonderlijke bestuurdersassistentiesystemen. Via de databus wisselen de radarregeleenheden continu en betrouwbaar informatie uit die nodig is voor de betreffende systeemtoepassing. Deze gegevens vormen de basis voor een nauwkeurige en op de situatie afgestemde werking van de assistentiesystemen, bijvoorbeeld bij afstandsmeting, botsingswaarschuwing of automatische snelheidsregeling. Afhankelijk van het voertuigmodel en de systeemarchitectuur kan de weergegeven netwerkstructuur afwijken van andere modellen.

Diagnoseweergave in het HELLA Gutmann-testapparaat – uitlezen van een foutcode bij radarsensoren van de rijstrookwisselassistent — Foutcode uitlezen. Met deze functie kunnen de in het storingsgeheugen opgeslagen foutcodes worden uitgelezen en worden gebruikt voor verdere diagnose. Als voorbeeld is hier foutcode 729605 “Onjuiste of ontbrekende kalibratie” in de regeleenheid opgeslagen.

Live-weergave van parameters van een 77 GHz-radarsensor in het diagnoseapparaat – spannings- en statuswaarden voor ADAS-systemen — Parameters uitlezen. Met deze functie kunnen de actuele meetwaarden van de sensor in het regelapparaat worden weergegeven en geanalyseerd.

Basisinstelling en kalibratie van radarsensoren via diagnoseapparaat – instelling van de rijstrookwisselassistent in het voertuig — Basisinstellingen Met deze functie kan een basisinstelling of kalibratie van de radarsensoren worden uitgevoerd. Het diagnoseapparaat geeft stapsgewijs instructies voor de kalibratie en geeft aan welke speciale gereedschappen en handelingen nodig zijn.

Controle en diagnose van regeleenheden

De werking van de radarsensor wordt bewaakt door de betreffende hoger geplaatste systeemregeleenheid en dus via de boorddiagnose (OBD). Componentgerelateerde storingen zoals onjuiste operationele gereedheid, elektrische kortsluiting of kabelonderbrekingen worden direct herkend en in het storingsgeheugen opgeslagen. Daarom moet het storingsgeheugen van het assistentiesysteem eerst worden uitgelezen met een geschikt diagnoseapparaat. De testdiepte en het aantal verschillende functies kunnen afhankelijk van de voertuigfabrikant en de systeemconfiguratie van de besturingseenheid variëren. De gegevens van de ECU-communicatie vormen de basis voor de eigenlijke probleemoplossing en een succesvolle reparatie. Naargelang het systeem kunnen nog andere parameters worden weergegeven en worden geraadpleegd om fouten op te sporen.

Bij bepaalde automodellen is een radarsensor vast gemonteerd en kan niet mechanisch worden aangepast. In plaats daarvan wordt de fijnafstelling elektronisch uitgevoerd via het diagnosesysteem. Hierbij wordt een correctiehoek bepaald en in de regeleenheid opgeslagen om de juiste werking te garanderen.

Kalibratie van de radarsensor is nodig als:

De inbouwpositie van de sensor is gewijzigd als gevolg van carrosseriewerkzaamheden
De radarsensor is uitgebouwd, ingebouwd of vernieuwd
De voertuighoogte is gewijzigd door een wijziging aan het chassis of een reparatie
Er een afstellingsfout is opgeslagen in het foutgeheugen

Onderhouds- en reparatie-instructies

Om een correcte werking van de bestuurdersassistentiesystemen met radarsensoren te garanderen, moet bij onderhoud en reparatie rekening worden gehouden met de volgende instructies:

Reparatie- en onderhoudswerkzaamheden mogen uitsluitend worden uitgevoerd door geschoolde vakmensen.
Na de installatie van de radarsensor kan een voertuigspecifieke afstelling met een geschikt diagnoseapparaat en kalibratie nodig zijn.
Bumperpanelen mogen alleen worden overspoten volgens de specificaties van de voertuigfabrikant.
Op de bumpers mogen in het bereik van de radarsensoren geen stickers worden aangebracht.
Werkzaamheden aan het hybride/elektrische voertuig mogen alleen worden uitgevoerd door personen die een opleiding in de elektrotechniek hebben gevolgd en over de benodigde kwalificaties beschikken.
Onjuiste behandeling kan tot levensgevaarlijke situaties leiden.

In dit verband moeten de (de)montage- en veiligheidsinstructies van de betreffende voertuigfabrikant en de relevante landspecifieke wetten en voorschriften met betrekking tot werkzaamheden aan hoogspanningssystemen strikt worden nageleefd!

Meer informatie over onderhoud en reparatie van bestuurdersassistentiesystemen vindt u op de volgende themapagina's:
Rijstrookwisselassistent | HELLA
Adaptieve cruisecontrol - sensor instellen | HELLA

Schema's, foto's en beschrijvingen zijn bedoeld om de tekst van het document nader toe te lichten en visueel te verduidelijken en kunnen niet worden gebruikt als basis voor voertuigspecifieke reparaties.

Helemaal niet nuttig

Zeer nuttig

Onderdelenzoeker

Kenteken Handmatige voertuigidentificatie OE-nr.

Onderdelenzoeker

Eenvoudige voertuigidentificatie met Kenteken Bepaal ook de reserveonderdelen met OE-nummers Gedetailleerde productinformatie Vind groothandels bij u in de buurt