多毫米波雷达的实车连续测量应用案例

毫米波雷达凭借其出色的测距测速能力和全天候优势，在汽车组合辅助驾驶系统的传感器中占有重要一席。随着产品从2D、3D向4D升级，毫米波雷达的探测能力和应用场景不断增强，4D毫米波雷达有望成为未来车载雷达的标准配置，在速度、距离、水平角度和垂直高度四个维度提供更多数据和可靠的感知。

01应用与挑战

在雷达应用的开发中，数据驱动也成为大势所趋。针对不同的OEM项目需求和毫米波雷达芯片的应用特点，Vector提供的VX1000高速测量标定产品能够提供完整的数据采集方案，无论是单雷达系统还是多雷达系统都能灵活自由地适配。尤其是多雷达系统的采集，VX1000产品连续无断点的数据采集和模块化的组合设计，帮助客户有效应对当下激烈的市场竞争环境的高带宽和成本优化双重挑战。

02多毫米波雷达实车数据采集的共性需求

在实车的多毫米波雷达测试中，传感器的布局可能存在多种情况：

1）布局1：与原车雷达一致的布置，测试整个系统的融合感知效果；

2）布局2：冗余配置，一个车载平台多个安装位置布置同等或者多种传感器型号，覆盖多个车型的测试点位或者同一厂商多种型号雷达的数据采集；

3）布局3：对标配置，同样的安装位置布置不同厂商的传感器。

图1：实车安装位置示意图

如图1所示，单辆测试车安装多个角雷达进行实车测试可有效的提高试验效率，但也需要考虑多雷达是否存在有效干扰的问题，针对雷达不同的波形配置、天线布阵、性能指标、安装位置等特点做合理化设计。

在实际项目中，一个较大的系统会布置多达10个毫米波雷达，从功能和性能角度对采集系统的工具提出如下的要求：

功能：

1、点迹、航迹、点云和目标数据实时可视化，并可以选择关心的目标，在线查看其运动属性；

2、监控采集系统的硬性指标，包括软件、硬件系统状态、各链路的链接和流量状态；

3、在采集的过程中，可使用多种方式进行标签，包括语音或事件；

4、同步采集、存储所有链路的数据；

5、采集完成后，回放分析，包括按帧、调速等；

6、采集系统应包括必要的二次开发接口；

7、可通过编程对采集后的数据进行后处理；

8、针对不同的项目采集，可以自行完成适配；

9、采集设备具有可扩展性和复用性。

性能：

1、雷达各数据源时间同步精度在1ms级别以内；

2、相机数据源时间同步精度在10μs级别以内；

3、所有链路的丢帧率低于1‰；

4、单路ADC数据流量不低于80MB/s(其中4D点云雷达最高带宽可达320MB/s)；

5、多通道（至少22+）CAN/CANFD数据采集；

6、参考相机分辨率不低于1080P；

7、数据速率总流量1-3GB/s；

8、提供稳定且持续的采集性能，至少12小时（即一天）数据不间断；

9、适应高低温路试所需的典型特性下运行工作。

03Vector的综合解决方案

Vector提供的采集方案具有高可扩展性和高可复用性，轻松应对以上需求。

1）单一硬件方案覆盖多个级别的数据采集

毫米波雷达按照数据带宽由高到低为：原始数据（RAW Data）、在传感器中处理过的数据（Processed Data）以及探测到的目标列表（Object List），它们会从不同的传输接口输出。无论是哪个级别的数据，CANape都可以通过VX1161采集板卡记录，不同接口的连接方式如图2所示，CANape通过用不同类型的记录模块测量这些数据。这些数据类型可以通过不同的板卡组合实现在同一平台采集。

图2：多种毫米波雷达数据采集方式

2）单一POD覆盖多种芯片的数据采集

原始数据采集的数据量最大，可能在14ms内完成发波后产生大量数据（峰值73MB/s，均值20MB/s），一般是通过高频LVDS接口实现信号传输。Vector提供多种型号的POD适配不同的LVDS接口，POD将数据进行串行化，再传输给VX1161.5x系列板卡，更多技术细节：

雷达基本工作原理见https://mp.weixin.qq.com/s/iY1mKkWFPrCl4IgZJyUcLQ其中VX1522.01 GMSL2 POD产品体积可类比硬币大小，非常的小巧灵活，如图3所示。另外在应用时需要自行设计转接板（Adapter Board）和密封外壳。

图3：VX1522.01 GMSL2 POD产品图纸

VX1522.01 GMSL2 POD产品专门应用于此类工作场景，所以针对不同的雷达项目可以复用。已经评估过TI AWR2944/2E44、Calterah S244/344等在此套设备平台均可以复用，充分诠释了此套设备方案的性价比。需要注意的是在接口定义端仍需完成少量适配工作。

3）单一记录存储方案满足不断扩充的数据记录需求

VX1161板卡的模块化设计保证了用户可以灵活组装并不断扩展记录系统，支持越来越多的毫米波雷达传感器采集，以及整个ADAS系统的数据记录。这个系统的可扩展性除了接口的丰富性之外，还需要记录存储系统支持数据带宽和存储容量的需求组合和扩展。

软件上：

CANape作为测量标定的核心上位机软件，一方面充当数据“核心枢纽”，管理各种汽车协议通道接口、时间同步配置、数据解析监控和数据融合显示；另一方面每种毫米波数据都由“分布式高性能记录仪”（Distributed High Performance Recorders，DHPR）收集。DHPR可以与CANape在同一台计算机上运行，也可以在另一台计算机上运行（通过以太网与CANape计算机相连）。这意味着几乎任何体量的数据都可以通过可扩展的计算机集群获取，这些DHPR都由CANape管理和控制。

除此之外，基于用户显示个性化的需求，CANape可以实现离线分析、数据管理、车队配置管理、标定文件管理、团队云服务、Mobile UI等诸多应用。CANape内置的Smart Logger API可将数据通过以太网透传至第三方电脑上的自定义开发显示界面。

图4：CANape桌面和Mobile UI桌面

硬件上：

VP64xx/VP75xx能够提供稳定的运行平台，用于同步记录、存储、显示、传输采集到的所有雷达和车身总线相关的原始数据和目标数据；VX1161产品提供更多的板卡通道，可以对实车多雷达数据采集场景提供强有力的支撑，其中应用最广泛的VX1522.01 GMSL2 POD产品是专门针对雷达原始数据输出转LVDS通讯的接口，另外VN16xx/VN56xx/VN76xx等系列接口卡作为额外的扩展补充设备。

图5：VP系列产品和VX1161产品

04总结

Vector深耕单/多雷达的测量领域近20年，具有完整成熟的解决方案和产品体系。

CANape - 用于测量与标定的标准上位机软件

VP64/75 – 最高带宽可达2.5GB/s的数据记录平台

VX1161 – 匹配各种通信链路的硬件板卡，包括CAN、LVDS、Serial/HSSL、以太网等

VN硬件 – 总线/汽车以太网系列接口卡

MDF4 Lib - 用于读写MDF数据并操作数据流的商用库接口，包括单机/服务器&Windows/Linux版本

图6：多种毫米波雷达数据采集方式

该方案对整车L2/L3级别的自动驾驶辅助系统的功能测量验证同样适用，可以极大地提高研发数采和功能测量方案的复用性，解耦产品组合方案的重塑性，优化系统成本。

图7：典型车载ADAS测量系统