Jak działa czujnik radarowy 77 GHz i dlaczego jest niezbędny w nowoczesnych systemach ADAS?

Czujnik radarowy HELLA 77 GHz w warsztacie obok urządzenia diagnostycznego – nowoczesny samochodowy czujnik radarowy do systemów wspomagania kierowcy i ADAS

HELLA TECH WORLD – przyjaciel dla warsztatu

Technologia radarowa 77 GHz kluczem do ADAS: Nowoczesne czujniki radarowe umożliwiają niezawodne wykrywanie otoczenia dla funkcji takich jak ACC, automatyczne hamowanie awaryjne, zmiana pasa ruchu i asystent ruchu poprzecznego – również w deszczu, mgle i ciemności.
Kompaktowa budowa, solidna technologia: Czujnik radarowy HELLA 77 GHz łączy w sobie technologię RF-CMOS, zintegrowane przetwarzanie sygnału i automatyczną diagnostykę w solidnej obudowie.
Zasada FMCW do precyzyjnych pomiarów: Radar na fali ciągłej o modulowanej częstotliwości umożliwia niezwykle precyzyjny pomiar odległości i prędkości względnej kilku obiektów.
Różne obszary zastosowania: Od radaru przedniego i radaru narożnego po aplikacje parkingowe, terenowe i autonomiczne – czujniki 77 GHz znajdują bardzo szerokie zastosowanie.
Diagnostyka i kalibracja mają kluczowe znaczenie: Po demontażu i montażu przy pracach w obszarze nadwozia lub podwozia konieczna jest kalibracja pojazdu za pomocą urządzenia diagnostycznego w celu zapewnienia bezpiecznego działania systemu.

Poniższe informacje i porady praktyczne zostały przygotowane przez firmę HELLA w celu zapewnienia profesjonalnego wsparcia dla warsztatów samochodowych. Informacje udostępnione na tej stronie internetowej powinny być wykorzystywane tylko przez odpowiednio wykwalifikowany personel.

Wykorzystanie czujników radarowych 77 GHz w nowoczesnych systemach wspomagania kierowcy

Czujniki radarowe o różnym zasięgu są wykorzystywane w nowoczesnych architekturach pojazdów do realizacji różnych funkcji wspomagania kierowcy. Radary krótkiego zasięgu (zazwyczaj 24 GHz lub 77 GHz z niewielkim otwarciem anteny) wykrywają obiekty z bliskiej odległości i obsługują systemy wspomagania parkowania. Radary średniego zasięgu wykrywają pojazdy z boku i są używane w asystencie zmiany pasa ruchu i wykrywania ruchu poprzecznego. Radary dalekiego zasięgu o dużym zasięgu i wąskim kącie otwarcia umożliwiają korzystanie z takich funkcji jak adaptacyjny tempomat (ACC) i automatyczne hamowanie awaryjne. Dzięki niezawodnemu działaniu w deszczu, mgle i ciemności, czujniki radarowe zapewniają precyzyjne pomiary odległości i prędkości względnej. Integracja z systemami kamer i systemami Lidar umożliwia postrzeganie otoczenia w oparciu o fuzję czujników dla zautomatyzowanych funkcji jazdy.

Zakresy częstotliwości czujników radarowych w pojazdach

Czujniki radarowe o różnych zakresach częstotliwości są używane w wielu pojazdach, w zależności od zastosowania i zasięgu.

Poniżej znajduje się przegląd zakresów częstotliwości i ich typowych obszarów zastosowań:

Zakres częstotliwości	Typowy zasięg	Obszar zastosowań
24 GHz (24,05 - 24,25 GHz)	do ok. 30 m	Asystent parkowania, asystent martwego pola,
77 GHz (76,0 - 77,0 GHz)	do ok. 250 m	Tempomat adaptacyjny (ACC), asystent zmiany pasa ruchu, ostrzeżenie o ruchu poprzecznym
77,0 - 81,0 GHz	do ok. 300 m	Aplikacje o wysokiej rozdzielczości, zautomatyzowana jazda, hamowanie awaryjne, ACC

Budowa i działanie czujnika radarowego HELLA 77 GHz

Rysunek złożeniowy czujnika radarowego HELLA 77 GHz z obudową, płytką drukowaną, osłoną i osłoną radarową - budowa samochodowego czujnika radarowego — Budowa czujnika radarowego Hella 77 GHz: 1.obudowa złącza; 2. radiator ekranujący; 3. płytka drukowana PCB; 4. pokrywa obudowy / kopuła; 5. śruba mocująca; 6. izolator termiczny / pasta termoprzewodząca; 7. klej

Budowa czujnika radarowego HELLA 77 GHz

Czujnik radarowy HELLA 77 GHz to kompaktowy czujnik wysokiej częstotliwości opracowany specjalnie z myślą o wymagających środowiskach. Centralnym elementem jest chip systemu radarowego oparty na technologii RF-CMOS. Ta technologia obwodów łączy częstotliwość radiową (RF), analogową i cyfrową elektronikę na jednym chipie CMOS, aby umożliwić i usprawnić komunikację bezprzewodową.

Architektura ta pozwala na integrację

komponentów nadawczych i odbiorczych
cyfrowych jednostek przetwarzania
systemów automatycznej diagnostyki

Czujniki są umieszczone w solidnej obudowie i spełniają wymogi stopnia ochrony IP 6K7 i IP X9K, co chroni je przed wodą, pyłem i czyszczeniem pod wysokim ciśnieniem. Czujnik mocuje się za pomocą trzech otworów na śruby M6. Dzięki wadze poniżej 100 g i napięciu zasilania 12 V / 24 V są łatwe i elastyczne w integracji.

Krzywa sygnału radaru FMCW – widok modulacji częstotliwości do pomiaru odległości i prędkości za pomocą czujników radarowych 77 GHz — Przykład krzywej sygnału radaru na fali ciągłej z modulacją częstotliwości

Zasada działania

Czujnik radarowy działa na zasadzie radaru z modulowaną częstotliwością fali ciągłej (FMCW). Sygnał ciągły (częstotliwość nośna) jest emitowany i modulowany w ramach jednego pasma.

Gdy tylko sygnał zostanie odbity przez obiekt, odległość i względna prędkość obiektu mogą zostać obliczone poprzez porównanie częstotliwości.

Obliczenia uwzględniają tak zwany czas chirp, szerokość pasma sygnału i prędkość światła. Chirp to sygnał, którego częstotliwość zmienia się, wzrasta lub maleje w czasie. Nowoczesne systemy FMCW wykorzystują bardzo krótkie sygnały (poniżej 100 µs), aby umożliwić wysokie częstotliwości pomiarowe i precyzyjne śledzenie obiektów – nawet w przypadku kilku celów jednocześnie.

Główną zaletą technologii FMCW jest jej niewrażliwość na warunki pogodowe, takie jak deszcz, śnieg, mgła czy ciemność. Ponieważ radar opiera się na falach elektromagnetycznych, działa niezależnie od warunków oświetleniowych i może nawet mierzyć przez niektóre materiały, takie jak plastikowe osłony. Radar FMCW umożliwia również jednoczesne wykrywanie odległości i prędkości, co jest niezbędne dla systemów wspomagania kierowcy, takich jak tempomat adaptacyjny (ACC), asystent hamowania awaryjnego czy asystent zmiany pasa ruchu.

Obszary zastosowań i właściwości techniczne

Zastosowanie w systemach ADAS i funkcjach autonomicznej jazdy

Czujniki radarowe HELLA 77 GHz są przeznaczone do użytku w wymagających środowiskach i oferują możliwość wykrywania w wysokiej rozdzielczości. Są one odpowiednie do pojazdów drogowych i terenowych oraz, w zależności od typu czujnika, spełniają wymagania stopnia ochrony IP 6K7 i IP X9K.

Typowe obszary zastosowań:

ADAS (Advanced Driver Assistance System): Przedni radar do automatycznego hamowania awaryjnego, ACC (tempomat adaptacyjny), unikanie kolizji
Radar narożny: monitorowanie martwego pola, asystent zmiany pasa ruchu, wykrywanie ruchu poprzecznego
Asystent parkowania i manewrowania: precyzyjne wykrywanie przeszkód przy niskich prędkościach
Systemy autonomiczne: Czujniki otoczenia do nawigacji i klasyfikacji obiektów
Pojazdy specjalistyczne: Maszyny rolnicze i leśne, maszyny budowlane, roboty mobilne

Wyprowadzenie złączy i pinów czujnika radarowego HELLA 77 GHz – magistrala CAN, zasilanie i uziemienie

Dane techniczne i parametry (*)

Częstotliwość środkowa: 76,5 GHz
Azimut FOV: ±75° (przy 10 dBsm @ 20 m)
Elevation FOV: ±10° (przy 10 dBsm @ 20 m)
Interfejs komunikacyjny: CAN
Napięcie zasilania 12 V / 24 V
Maksymalny prąd spoczynkowy 100 μA
Moc: < 4 W
Temperatura pracy: -40°C do +85°C

*Dane techniczne są przykładowe i mogą się różnić.

Integracja i diagnostyka systemu

Schemat systemu asystenta zmiany pasa ruchu – połączenie czujników radarowych, sterowników i magistrali CAN w pojeździe dla systemów wspomagania kierowcy — Przykładowa ilustracja komunikacji i integracji systemu asystenta zmiany pasa ruchu z dwoma czujnikami radarowymi.

Komunikacja i integracja systemu czujników radarowych w pojeździe

Wewnętrzna komunikacja między czujnikami radarowymi i innymi urządzeniami magistrali odbywa się za pośrednictwem połączenia z centralnym sterownikiem systemu i sterownikami poszczególnych systemów wspomagania kierowcy. Sterowniki radaru stale i niezawodnie wymieniają informacje wymagane dla danej aplikacji systemowej za pośrednictwem magistrali danych. Dane te stanowią podstawę precyzyjnego i dostosowanego do sytuacji działania systemów wspomagających – takich jak pomiar odległości, ostrzeganie przed kolizją lub automatyczny tempomat. W zależności od modelu pojazdu i architektury systemu przedstawiona struktura sieci może różnić się od innych modeli.

Widok diagnostyki w testerze HELLA Gutmann – odczyt kodu błędu czujników radarowych asystenta zmiany pasa ruchu — Odczyt kodów błędu. Za pomocą tej funkcji można odczytać i skasować kody błędów zapisane w pamięci sterownika, aby wykorzystać je do dalszej diagnostyki. Jak pokazano tutaj na przykładzie, w sterowniku został zapisany kod błędu 729605 "Nieprawidłowa lub brak kalibracji".

Wyświetlanie parametrów czujnika radarowego 77 GHz w urządzeniu diagnostycznym – wartości napięcia i stanu dla systemów ADAS — Odczyt parametrów. W ramach tej funkcji można wyświetlać i oceniać w sterowniku aktualne wartości pomiarowe czujnika.

Podstawowe ustawienia i kalibracja czujników radarowych za pomocą urządzenia diagnostycznego – konfiguracja asystenta zmiany pasa ruchu w pojeździe — Ustawienia podstawowe Za pomocą tej funkcji można przeprowadzić podstawowe ustawienia lub kalibrację czujników radarowych. Urządzenie diagnostyczne prowadzi użytkownika krok po kroku przez proces kalibracji i wyświetla wymagane specjalne narzędzia i kroki.

Kontrola i diagnostyka sterownika

Działanie czujnika radarowego jest monitorowane przez odpowiedni sterownik nadrzędnego systemu, a tym samym przez diagnostykę pokładową (OBD). Usterki związane z podzespołami, takie jak nieprawidłowa gotowość do pracy, zwarcia elektryczne lub przerwanie przewodu, są wykrywane bezpośrednio i zapisywane w pamięci błędów. W związku z tym należy najpierw odczytać pamięć błędów asystenta za pomocą odpowiedniego urządzenia diagnostycznego. Zakres kontroli i dostępnych funkcji mogą się różnić w zależności od marki pojazdu i są zależne od konfiguracji sterownika. Dane uzyskane z komunikacji ze sterownikiem są podstawą do właściwej lokalizacji usterki i skutecznej naprawy. W zależności od systemu mogą być wyświetlane dodatkowe parametry, które mogą też być wykorzystywane przy diagnostyce.

W niektórych modelach pojazdów czujnik radarowy jest mocowany na stałe i nie ma możliwości mechanicznej regulacji. Zamiast tego precyzyjna regulacja odbywa się elektronicznie za pomocą systemu diagnostycznego. Kąt korekcji jest określany i przechowywany w sterowniku w celu zapewnienia prawidłowego działania.

Kalibracja czujnika radarowego jest konieczna, jeśli:

Pozycja montażowa czujnika została zmieniona z powodu prac blacharskich
Czujnik radarowy został usunięty, zainstalowany lub wymieniony
Wysokość zawieszenia pojazdu została zmieniona w wyniku modyfikacji lub naprawy podwozia
Błąd regulacji został zapisany w pamięci błędów

Wskazówki dotyczące serwisowania i napraw

Aby zapewnić prawidłowe działanie systemów wspomagania kierowcy z czujnikami radarowymi, podczas konserwacji i napraw należy przestrzegać poniższych instrukcji:

Naprawy i prace konserwacyjne mogą być wykonywane wyłącznie przez przeszkolony personel.
Po zamontowaniu czujnika radarowego może być konieczna adaptacja do konkretnego modelu pojazdu za pomocą odpowiedniego urządzenia diagnostycznego, a także kalibracja.
Obudowy zderzaków mogą być malowane wyłącznie zgodnie z instrukcjami malowania określonymi przez producenta pojazdu.
Na obudowie zderzaka nie wolno umieszczać naklejek w zasięgu transmisji czujnika radarowego.
Prace przy pojeździe hybrydowym/elektrycznym wolno przeprowadzać wyłącznie osobom przeszkolonym w zakresie elektrotechniki i posiadającym odpowiednie kwalifikacje.
Niewłaściwe postępowanie może prowadzić do sytuacji zagrażających życiu.

Należy przestrzegać instrukcji demontażu, montażu i bezpieczeństwa producenta pojazdu oraz odpowiednich krajowych przepisów dotyczących prac przy systemach wysokiego napięcia!

Więcej informacji na temat konserwacji i napraw systemów wspomagania kierowcy można znaleźć na następujących stronach:
Asystent zmiany pasa ruchu | HELLA
Adaptive Cruise Control – ustawienie czujnika | HELLA

Schematy, rysunki, zdjęcia i opisy mają tylko charakter poglądowy oraz opisowy i nie mogą być wykorzystywane jako podstawa naprawy danego pojazdu.

Nie, w niczym mi nie pomógł

Tak, okazał się pomocny

Wyszukiwarka części zamiennych

Nr OE Ręczna identyfikacja pojazdu Części uniwersalne

Wyszukiwarka części zamiennych

Prosta identyfikacja pojazdu za pomocą numeru KBA Określ części zamienne za pomocą numerów OE Szczegółowe informacje o produkcie Znajdź najbliższego dystrybutora