毫米波雷达技术在道闸的应用

作者：Amelie Zheng

随着汽车的保有量逐年上升，对区域出入口的车辆管理有了更高的要求，从而促进了智能停车场系统快速发展。如何实现高效施工、布设道闸设备、准确感知车辆、顺畅安全出入，对车辆检测传感器提出了更高要求。

车辆检测传感器技术一览

目前市面上常见的道闸防砸技术介绍如下：

· 地感道闸防砸技术

该技术通常需要在停车场的出入口预埋两道地感线圈，用于检测车辆，原理一致，但作用不同，分别为触发线圈以及防砸线圈。触发线圈，埋设于收费站前，当检测到有车辆通过时，发出信号给道闸里的车辆检测器，抬杆放行；防砸线圈，埋设于闸杆正下方，当检测到有车辆时，发出信号给道闸里的车辆检测器，阻止闸杆下落砸到车辆，信号消失才会落杆。

线圈防砸技术应用较多，但缺点也很明显：只能防砸车，不能防砸人；易受雨雪、金属和强电干扰；检修费事；施工繁琐。

· 红外线道闸防砸技术

该技术是在进出口道闸两侧安装红外线对射装置，在道闸杆下落过程中，如果有车辆驶入，红外线受阻，道闸杆就会自动升起，反应比较迅速。不过红外线的对射范围小，而且很容易受到雨雪天气的干扰。

红外线防砸技术的缺点在于受震动影响较大，易导致两侧光栅无法对焦，另外红外线的对射范围小，而且很容易受到雨雪天气的干扰。

· 毫米波雷达道闸防砸技术

跟地感防砸技术有点类似，道闸雷达也分为两个部件：触发雷达和防砸雷达，前者安装于摄像机箱体上，后者安装于自动闸杆的箱体上。当车辆要通过自动道闸时，它会先驶入“触发雷达”的微波范围内，触发道闸摄像机抓拍车牌，并控制自动闸杆升起。之后，车辆驶入“防砸雷达”的微波范围，直到完全驶离，自动闸杆才会放下。期间“防砸雷达”如果识别到自动闸杆范围内有车或行人的存在，便会保持闸杆的抬起状态，避免砸到车或人。

道闸雷达的优点十分突出：除去安装、维护更加方便之外，还能识别出人和非机动车，有效避免“砸人”事件发生。此外，毫米波雷达道闸防砸相比于传统的防砸技术，环境适应性更强，不受其他因素影响，有效减少误操作和故障率。

所以后面我将重点展开TI在毫米波雷达道闸防砸技术中的方案介绍。

将毫米波雷达应用于道闸方案

作为毫米波雷达芯片以及电源芯片的战斗机，TI精挑细选，推出了以下一整套道闸方案，系统框图如下图所示，主要包括表中的四颗芯片：

该方案的特点在于，仅用四颗器件实现了整套的道闸方案，LMR33630将输入电压转成3.3V为PMIC供电，PMIC可输出3路电源轨，分别为1.24V、1.8V以及5V。为节省成本，这里去掉了从PMIC出来之后将1.24V转成1V的外部LDO，改用简单的LC 滤波网络，使能IWR6443内部的LDO为RF1跟RF2提供电源。当然，由于去掉外部的LDO，该方案需要通过软件的方式去除开关频率的噪声影响。

下面简单介绍用到的四颗器件的基本情况以及参数。

LMR33630

LMR33630 SIMPLE SWITCHER® 稳压器是一款简单易用的同步降压DCDC，可提供业界先进的效率，适用于条件严苛的工业应用。 LMR33630 支持高达 36V 的输入电压以及高达 3 A 的负载电流，以极小的尺寸提供出色的轻负载效率和输出精度，并且支持轻载高效。LMR33630 采用 8 引脚 HSOIC 封装和具有可湿性侧面的 12 引脚 3mm × 2mm VQFN 封装。该器件还具有符合 AEC-Q100 标准的版本。

输入电压范围：3.8V 至 36V。
输出电压范围：1V 至 24V。
输出电流：3A。
温度范围为 –40°C 至 +125°C。
低 EMI 和低开关噪声。
电源正常状态标志PG和精密使能端ENABLE。

LP87702-Q1

LP87702-Q1 有助于满足汽车雷达和工业雷达应用的电源管理要求。该器件包含两个降压DCDC和一个 5V 升压DCDC。为支持安全应用，该器件还集成了两个用于外部电源的电压监控输入和一个窗口看门狗。

符合面向汽车应用的 AEC-Q100 标准，温度范围为–40°C 至 +125°C。
两个高效降压DCDC：最大输出电流 3.5A / 输出电压范围为 0.7V 至 3.36V。
具有旁路模式选项的 5V 升压DCDC，最大输出电流 600mA。
支持外部时钟输入，用于同步。

IWR6443

IWR6443是基于FMCW雷达技术的集成单芯片mmWave传感器，能够在60GHz至64 GHz频段内工作。它采用TI的低功耗45纳米RFCMOS工艺制造，并以极小的外形实现了前所未有的集成度。该器件是低功耗，自我监控，超精确雷达系统的理想解决方案。支持三发四收，发射功率可达12dBm。下图为IWR6x43的框图，跟IWR6843相比，IWR6443最主要的区别在于裁剪了DSP。

THVD1450

THVD14xx 是一系列抗噪 RS-485收发器，专用于在恶劣的工业环境中运行。这些器件的总线引脚可耐受高级别的 IEC 电气快速瞬变 (EFT) 和 IEC 静电放电 (ESD) 事件，从而无需使用其他系统级保护组件。

其中的每个型号均是通过 3V 至 5.5V 的单电源供电运行。该系列中的器件具有扩展共模电压范围，因此这些器件适用于长电缆上的 应用 长线缆THVD14xx 系列器件可提供小型 VSON 和 VSSOP 封装，适用于空间受限的 应用。这些器件在自然通风环境下的额定温度范围为 –40°C 至 125°C。

综上所述，跟传统的车辆检测传感器相比，毫米波雷达方案因体积小、易安装、适用多种杆型、自动人车识别、经久耐用，逐渐成为智能停车场系统的重要传感器。而TI的整套毫米波的方案性价极高，可极大助力于您开拓广阔的道闸红海市场！